DE10065445A1

DE10065445A1 - Auswahlverfahren für kosmetische Hilfsstoffe

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Publication number: DE10065445A1
Application number: DE10065445A
Authority: DE
Inventors: Steffen Sonnenberg; Anja Finke; Simone Peters; Andreas Klamt; John Lohrenz; Thorsten Buerger; Svend Matthiesen
Original assignee: Haarmann and Reimer GmbH
Current assignee: Symrise AG
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2002-07-04
Also published as: US20020146441A1; WO2002051359A1

Abstract

Nach einem mathematischen Bestimmungsmodell werden kosmetische Hilfsstoffe für kosmetische Produkte und für die Herstellung ausgewählt.

Description

Auswahlverfahren für kosmetische Hilfsstoffe

Die Erfindung betrifft ein Auswahlverfahren für kosmetische Hilfsstoffe zur Verwen dung in kosmetischen Produkten (Kosmetika), bei dem mathematische Bestim mungsmodelle verwendet werden. Die Erfindung betrifft außerdem mit kosmetischen Hilfsstoffen versetzte Produkte, bei denen die kosmetischen Hilfsstoffe mit den mathematischen Bestimmungsmodellen ausgewählt werden. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Auswahlverfahren für die Synthese von neuen kosmetischen Hilfs stoffen, bei dem mathematische Bestimmungsmodelle verwendet werden. Außerdem betrifft die Erfindung kosmetische Hilfsstoffe, bei denen zur Auswahl für die Her stellung von kosmetischen Hilfsstoffen mathematische Bestimmungsmodelle ver wendet werden. Die Erfindung betrifft außerdem mit kosmetischen Hilfsstoffen versetzte Produkte, bei denen für die Auswahl zur Herstellung der kosmetischen Hilfsstoffe mathematische Bestimmungsmodelle verwendet werden. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Vorhersage von Löslichkeiten von kosme tischen Hilfsstoffen in kosmetischen Verbraucherprodukten.

Kosmetische Hilfsstoffe werden z. B. zur Verbesserung der pflegenden, kühlenden, stabilisierende, konservierenden und wärmenden Eigenschaften und zum Schutz von Sonneneinstrahlung in zahlreichen Produkten (kosmetische Verbraucherprodukte) eingesetzt. Durch den Zusatz von kosmetischen Hilfsstoffen kann z. B. die pflegende Wirkung einer Hautcreme, die kühlende Wirkung einer After Sun Lotion, die wär mende Wirkung einer Salbe und die Sonnenschutzwirkung einer Sonnenschutzmilch deutlich verstärkt werden. Die Verwendung von kosmetischen Hilfsstoffen stellt somit eine Produktverbesserung dar.

Während der gesamten Anwendungsschritte der verschiedenen kosmetischen Ver braucherprodukte, d. h. vor, während und nach der Anwendung geht ein Teil der Wirkung der kosmetischen Hilfsstoffe verloren, so dass deren Effekt nicht durch den Anwender wahrgenommen werden kann. So können z. B. die Formulierungen von verschiedenen kosmetischen Verbraucherprodukten Teile der kosmetischen Hilfs stoffe derart einschließen, dass der deren Wirkung in dem Verbraucherprodukt nicht zur Entfaltung kommt oder deutlich reduziert wird. Weiterhin ist die Übertragung der kosmetischen Hilfsstoffe im Rahmen der Anwendung eines Verbraucherproduktes (kosmetische Phase) auf ein Substrat wie z. B. Textilien, Haut oder Haar (zu pflegen de Phase) als Folge der spezifischen Wechselwirkungen zwischen der Formulierung des Verbraucherproduktes und dem Substrat oftmals unvollständig.

Zur Lösung dieses Problems wurden bisher aufgrund von praktischen Erfahrungen und nach aufwendigen anwendungstechnischen Tests die kosmetische Hilfsstoffe ausgewählt, die in dem verwendeten kosmetischen Verbraucherprodukt die größte Wirkung haben. Bei diesen kosmetischen Hilfsstoffen ist z. B. bei einer Sonnen schutzmilch der Verlust von chemischen Sonnenschutzfiltern beim Baden reduziert oder z. B. bei einer kühlenden Salbe die Hautpenetration des Kühlstoffes verbessert. Hierdurch wird insgesamt die Wirksamkeit des kosmetischen Hilfsstoffes ent sprechend erhöht. Dieses Verfahren ist sehr aufwendig und kann keinen umfassenden Überblick bezüglich der Eignung aller relevanten kosmetischen Hilfsstoffe in ver schiedenen Formulierungen und allen Anwendungsschritten des Produktes liefern.

Weiterhin ist die Herstellung von stabilen kosmetischen Produkten von Interesse. Bei zahlreichen kosmetischen Produkten kann es durch die verwendeten Hilfsstoffe zu Stabilitätsproblemen z. B. durch Ausfällung oder Kristallisation aufgrund von schlechter Löslichkeit der kosmetischen Hilfsstoffe kommen. Hierzu werden zahl reiche Versuche und experimentellen Messungen zur Löslichkeit von kosmetischen Hilfsstoffen in verschiedenen Produkten und Formulierungen durchgeführt.

Die Formulierung und Herstellung von kosmetische Verbraucherprodukten ist allge mein bekannt (A. Domsch, Die kosmetischen Präparate, 1994; K. Schrader, Grund lagen und Rezepturen der Kosmetika, 1989; Harry's Cosmetology, 1973). Die Aus wahl der kosmetischen Hilfsstoffe für verschiedene Verbraucherprodukte erfolgt durch zahlreiche anwendungstechnische Versuche in denen z. B. die Löslichkeit der einzelnen kosmetischen Hilfsstoffe und die Stabilität der gesamten Formulierung untersucht wird.

Die bisherigen Auswahlverfahren sind oftmals unbefriedigend da Teile der kosme tischen Hilfsstoffe aus dem Verbraucherprodukt aufgrund der spezifischen Wechsel wirkungen nicht die gewünschte Wirkung entfalten können. Weiterhin kommt es aufgrund von zu geringer Löslichkeit der kosmetischen Hilfsstoffe durch z. B. Kristallisation teilweise zu instabilen Formulierungen. Hierzu werden entsprechende Stabilitätsprüfungen durchgeführt (K. Schrader, Grundlagen und Rezepturen der Kosmetika, 1989, S. 417).

Die Wirkungsweise von kosmetischen Hilfsstoffen ist bekannt. So wird für soge nannte Kühlwirkstoffe ein Zusammenhang zwischen der Penetrationsrate durch die Haut und der Calciumionenkonzentration an den Nervenenden in der Haut beschrie ben (R. Pelzer, H & R Contact, 1/98, S. 22-26). Die Wirkungsweise von Sonnen schutzfiltern ist durch N. Shaath erklärt (Sunscreens, Development, Evaluation, and Regulatory Aspects; 1997; The chemistry of sunscreens, S. 263-283). Bei Sonnen schutzfiltern erfolgt die Absorption des Lichtes durch Moleküle mit konjugierten Doppelbindungen in dem Wellenlängenbereich von 200-400 nm. Ein wärmender Effekt von sogenannten Wärmewirkstoffen kann z. B. durch die Lösungswärme von z. B. Glykolen in Wasser (ES 2,074,030; JP 06,080,534) oder durch die direkte Beeinflussung von Thermorezeptoren durch z. B. Capsaicin (J. Szolcsanyi, F. Anton, P. Reeh, H. Handwerker; Brain Res. 1988, 446 (2), S. 262-268) erfolgen.

Für die Wirksamkeit von allen kosmetischen Hilfsstoffen ist eine hohe Konzentration am entsprechenden Wirkort entscheidend. Dies bedeutet, dass ein kosmetischer Hilfsstoff mit einer ausreichenden Konzentration auf das Substrat z. B. die Haut, das Haar oder Textilien übertragen werden muss und nicht dauerhaft im Verbraucher produkt verbleiben darf. Hierbei ist ein Verteilungsparameter definiert als die Vertei lung des kosmetischen Hilfsstoffes zwischen einerseits der festen oder flüssigen Phase im Verbraucherprodukt (kosmetische Phase) bzw. deren Anwendungsform wie z. B. einer wässrigen Lösung und andererseits dem Substrat (zu pflegende Phase): Je höher die Konzentration eines kosmetischen Hilfsstoffes auf dem Substrat im Ver hältnis zur Konzentration des kosmetischen Hilfsstoffes in der festen bzw. flüssigen Phase des Verbraucherproduktes ist, um so höher ist der Zahlenwert des Verteilungs parameters. Diese Verteilung hängt individuell von der Formulierung des Verbrau cherproduktes und dem jeweiligen Anwendungsschritt sowie den spezifischen Mole küleigenschaften der kosmetischen Hilfsstoffe ab.

Es ist weiterhin bekannt, dass verschiedene Verbraucherprodukte die Wirkung von kosmetischen Hilfsstoffen deutlich unterschiedlich beeinflussen (W. Johncock, Cosmetics & Toiletries, 1999, 9, Sunscreen interactions in formulations, S. 75-82). Es ist bemerkenswert, dass selbst verschiedene Formulierungen einer Verbraucher produktkategorie z. B. verschiedene Hautcreme-, Shampoo- oder Seifenformulie rungen in dem Übertragungsverhalten der kosmetischen Hilfsstoffe derart unter schiedlich sind, dass für die Abschätzung der Wirksamkeit die Bestimmung der Verteilungsparameter zweckmäßigerweise für jede einzelne Formulierung durchge führt werden sollte. In der Praxis sind diese Arbeiten aufgrund des enormen Auf wandes nicht durchführbar.

Weiterhin wird durch G. Dahms der Einfluss verschiedener Emulgatoren auf den Sonnenschutzfaktor (Sun Protection Factor, SPF) beschrieben und eine semi quantitative Abschätzung durchgeführt (G. Dahms, Cosmetics & Toiletries, 1994, 11, Choosing emollients and emulsifier for sunscreen products, S. 45-52).

In EP 0386898 wird die Entwicklung von Shampooformulierungen beschrieben, wobei ein Zusammenhang gefunden wurde zwischen einerseits der Menge von wasserunlöslichen Sonnenschutzfiltern die bei der Wäsche auf das Haar übertragen werden und andererseits den Inhaltsstoffen wie anionische wachaktive Substanzen, Lösungsmitteln und kationischen Derivaten von Polygalactomannan Gum.

Bei einer QSAR (Böhm, Klebe, Kubinyi, Wirkstoffdesign, S. 363) wird eine Korrelation zwischen einerseits experimentellen Werten wie z. B. der Wirkkonzen tration von Wirkstoffen und andererseits physiko-chemischen Werte durchgeführt. Diese physiko-chemischen Werte, sogenannte Deskriptoren beschreiben die chemi sche Struktur des Wirkstoffes. Im Bereich der Kosmetikindustrie wird der QSAR- Ansatz für die Erklärung von anwendungstechnische Eigenschaften und zur Entwick lung von neuen kosmetischen Hilfsstoffen eingesetzt. So beschreibt z. B. R. Pelzer die Entwicklung von neuen Kühlsubstanzen unterstützt durch Molecular Modelling (R. Pelzer, H Contact 2/98, S. 7-11).

Im Bereich der Materialforschung werden dielektrische Kontinuumsmodelle wie z. B. COSMO (Conductor-like screening model), PCM (Polarisable Continuum Model) und AMSOL als mathematische Methoden verwendet. Weiterhin wird auch COSMO-RS (Conductor-like screening model for real solvents) als Kombination von COSMO mit statistischer Thermodynamik verwendet. Das semi-empirische Bestim mungsmodell für das erfindungsgemäße Verfahren ist publiziert (J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2 (1993) 799, J. Phys. Chem. 99 (1995), 2224, J. Phys. Chem. 102 (1998) 5074 und "COSMO and COSMO-RS" in "Encyclopedia of Computational Chemistry" Wiley Verlag New New York (1998) und Fluid Phase Equilibria 172 (2000) 43).

Die Rechenmethode wurde entwickelt für die Berechnung von Verteilungskoeffi zienten von organischen Molekülen in idealen und realen Lösungsmitteln, die sich in einem statischen Verteilungsgleichgewicht befinden.

COSMO-RS wurde bisher angewandt für die Berechnung von physiko-chemischen Konstanten wie den Siedepunkt, den Dampfdruck oder dem Verteilungsgleich gewicht Oktanol/Wasser (logK_ow), Hexan/Wasser, Benzol/Wasser und Diethylether/ Wasser (J. Phys. Chem. 102 (1998) 5074) und zur Berechnung allgemeiner flüssig flüssig und flüssig-Dampf Gleichgewichte in der Verfahrenstechnik.

Aufgrund der sich ständig verkürzenden Lebensdauer von kosmetischen Verbrau cherprodukten und der darin enthaltenden kosmetischen Hilfsstoffen ist eine immer schnellere Neuentwicklung von Formulierungen notwendig. Damit steigt der Bedarf an detaillierten Untersuchungen zur den Verteilungsparametern und der Löslich keiten von kosmetischen Hilfsstoffen in Abhängigkeit von den Formulierungen von Verbraucherprodukten. Wegen der großen und weiterhin steigenden Zahl dieser Untersuchungen ist es seit Jahren sinnvoll und wünschenswert, ein Verfahren zur Verkürzung dieser Untersuchungen zu entwickeln. Hierfür sind effektive und verläss liche Methoden für die Vorhersage von Verteilungsparametern und der Löslichkeiten der kosmetischen Hilfsstoffen in verschiedenen Phasen notwendig. Diese Methoden sollten die Herstellung von Formulierungen ermöglichen, die eine gute Löslichkeit der einzelnen kosmetischen Hilfsstoffe, eine optimierte Freisetzung der einzelnen kosmetischen Hilfsstoffe aus der Formulierung (kosmetische Phase) zum gewünsch ten Zeitpunkt der Anwendung und eine optimierte Übertragung der kosmetischen Hilfsstoffe auf das gewünschte Substrat wie z. B. Textilien, Haut oder Haar (zu pflegende Phase) gewährleisten.

Es wurde ein Verfahren zur Auswahl eines kosmetischen Hilfsstoffes oder mehrerer kosmetischer Hilfsstoffe für ein Verbraucherprodukt gefunden, dass dadurch gekenn zeichnet ist, dass

- in einem ersten Schritt für eine Gruppe von kosmetischen Hilfsstoffen ein Parameter aus der relativen Konzentration eines kosmetischen Hilfsstoffes in der zu pflegenden Phase in Beziehung zu der Konzentration in der kosme tischen Phase bestimmt wird,
- in einem zweiten Schritt mit einem mathematischen Verfahren die Des kriptoren von kosmetischen Hilfsstoffen bestimmt werden,
- in einem dritten Schritt die im ersten Schritt ermittelten Parameter in ein Bestimmungsmodell eingegeben werden und eine Regressionsrechnung durchgeführt wird,
- in einem vierten Schritt basierend auf der Regressionsrechnung eine Vorher sage für alle berechneten kosmetischen Hilfsstoffe erstellt wird,
- in einem fünften Schritt die nach der Vorhersage wirksamsten kosmetischen Hilfsstoffe für die Herstellung des kosmetischen Produktes verwendet werden.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt eine Auswahl von kosmetischen Hilfsstoffen mit einer gewünschten Verteilung zwischen der kosmetischen Phase und der zu pflegenden Phasen so z. B. der optimalen Freisetzung von kosmetischen Hilfs stoffen aus einem Verbraucherprodukt oder einer optimierten Übertragung der kosmetischen Hilfsstoffe auf das gewünschte Substrat wie z. B. Textilien, Haut oder Haar (zu pflegende Phase). Hierdurch wird ein optimaler Wirksamkeit während und nach der Anwendung des Verbraucherproduktes erzeugt. Außerdem entsteht eine intensivere und länger anhaltender Wirkung, die durch den Verbraucher sensorisch wahrgenommen werden kann.

Gleichzeitig kann eine Minimierung der Menge der kosmetischen Hilfsstoffe in Abhängigkeit von der zu erzielenden Wirkung durchgeführt werden.

Überraschenderweise können mit den mathematischen Bestimmungsmodellen unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Verteilungsparameter von kosmetischen Hilfsstoffen zwischen einer kosmetischen und einer zu pflegenden Phase in dynamischen und nicht mehr nur statischen Systemen, aus komplexen und nicht einheitlich aufgebauten Phasen wie z. B. Verbraucherprodukten, berechnet und mit einer überragenden Genauigkeit vorhergesagt werden. Das heißt, dass obgleich Verbraucherprodukte häufig aus z. B. mehreren, nicht idealen Phasen und Emul sionen bestehen und obgleich die Bestimmungsmodelle für die Berechnung des statischen Verteilungsverhaltens von organischen Stoffen zwischen zwei einheit lichen Lösungsmitteln entwickelt wurde, ist es überraschenderweise möglich, sehr gute Vorhersagen für das Verteilungsverhalten von kosmetischen Hilfsstoffe in Verbraucherprodukten zu machen. Weiterhin kann mit dem Verfahren die genaue Vorhersage von Löslichkeiten von kosmetischen Hilfsstoffen in kosmetischen Ver braucherprodukten durchgeführt werden.

Kosmetische Phasen im Rahmen der Erfindung sind flüssige, feste und halbfeste Produkte, die durch den Zusatz von kosmetischen Hilfsstoffen eine pflegende, küh lende, stabilisierende, konservierende oder schützende Wirkung erhalten sollen. Aus diesen kosmetischen Phasen werden die kosmetische Hilfsstoffe in die zu pflegende Phase übertragen.

Weiterhin werden unter kosmetische Phasen im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich alle natürlichen oder synthetischen Produkte verstanden, die durch Zusatz von kosmetischen Hilfsstoffen verändert werden. Die zu pflegenden Produkte können flüssig oder fest aber auch halbfest (z. B. wachs- oder gelartig) sein.

Bevorzugte kosmetische Produkte sind beispielsweise für den Gebrauch bestimmte Verbraucherprodukte für die Verwendung als Wasch-, Pflege-, Luftverbesserungs- und Reinigungsmittel in der industriellen Anwendung, im häuslichen Bereich, in der Tieranwendung und in der Körperhygiene, sowie alle Anwendungsformen der Ver braucherprodukte wie z. B. wässrige Lösungen.

Im Besonderen bevorzugte kosmetische Produkte sind z. B. Shampoos, Conditioner, Haarcolorationen, Deodorantien, Antitranspirantien, feste und flüssige Seifen, Kör perlotionen, Hautcremes, Waschpulver, Wäscheweichspülmittel, Wäscheweichspül tücher, Oberflächenreiniger, Toilettenreiniger, Spülmittel, Allzweckreiniger, Des infektionsmittel, Polituren, Glasreiniger, Luftverbesserer, Geschirrspülmittel und Wachse.

Zu pflegende Phasen im Rahmen der Erfindung sind flüssige, feste und halbfeste Substrate, die durch die Übertragung der kosmetischen Hilfsstoffe aus der kosme tischen Phase gepflegt werden sollen oder eine pflegende Eigenschaft erhalten sollen.

Bevorzugte Substrate, die im menschlichen Alltag von Bedeutung sind, sind zu pflegende flüssige Phasen wie z. B. wässrige Lösungen, als auch feste zu pflegende Oberflächen, wie z. B. Textilien, Haut, Haar, Kunststoffe, Metalle, Glas, Keramik, Holz und Stein.

Beispiele für kosmetische Hilfsstoffe, mit denen die zu Kosmetika versetzt werden können, finden sich z. B. in "Die kosmetischen Präparate", "Grundlagen und Rezep turen der Kosmetika" und "Harry's Cosmetology" (A. Domsch, Die kosmetischen Präparate, 1994; K. Schrader, Grundlagen und Rezepturen der Kosmetika, 1989; Harry's Cosmetology, 1973).

Im Einzelnen seien genannt:
Sonnenschutzfilter wie z. B. p-Aminobenzoesäure, p-Aminobenzoesäureethylester (25 Mol) ethoxyliert, p-Dimethylaminobenzoesäure-2-ethylhexylester, p-Amino benzoesäureethylester (2 Mol) N-propoxyliert, p-Aminobenzoesäureglycerinester, Salicylsäurehomomenthylester, Salicylsäure-2-ethylhexylester, Triethanolaminsali cylat, 4-Isopropylbenzylsalicylat, Anthranilsäurementhylester, Diisopropylzimtsäure ethylester, p-Methoxyzimtsäure-2-ethylhexylester, Diisopropylzimtsäuremethylester, p-Methoxyzimtsäureisoamylester, p-Methoxyzimtsäure-diethanolaminsalz, p-Meth oxyzimtsäure-isopropylester, 2-Ethylhexyl-2-cyano-3,3-diphenylacrylat, Ethyl-2- cyano-3,3'-diphenylacrylat, 2-Phenylbenzimidazolsulfonsäure und Salze und 3-(4'- Trimethylammonium)-benzyliden-bornan-2-on-methylsulfat, Kühlsubstanzen wie z. B. Methoxypropandiole, Methyldiisopropylpropionamid, Menthyl PCA, Ethyl menthancarboxamide, Methongylcerinacetal, Menthol, Menthyllactat und weiteren Mentholderivaten, Wärmesubstanzen wie z. B. Chiliextrakt, 2-Mercaptopyrimidin, Capcaicin, Capcaicinderivate, Gylcole, Polyalkylenglycole, Isopropanol und Polyalkohole, Konservierungsmittel wie z. B. Benzoesäure, Phenoxyethanol, Ethyl paraben, Propylparaben, Butylparaben, BHT und Citronensäure, Substanzen zum Verhindern des Schäumens, Farbstoffe, Pigmente, die eine färbende Wirkung haben, Verdickungsmittel, optische Aufheller, anfeuchtende und/oder leuchthaltende Sub stanzen, Fette, Öle, Wachse oder andere übliche Bestandteile einer kosmetischen oder dermatologischen Formulierung wie Climbazol, Bisabolol und anderen Alko hole, Polyole, Polymere, Schaumstabilisatoren, Elektrolyte, organische Lösungs mittel oder Silikonderivate.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem ersten Schritt ein Parameter (Verteilungsgleichgewicht) als Quotient aus der relativen Konzentration des kosmeti schen Hilfsstoffes in der zu pflegenden Phase und der kosmetischen Phase bestimmt. Sowohl die zu pflegende Phase als auch die kosmetische Phase können flüssig, fest oder halbfest sein. Bevorzugt ist die zu pflegende Phase eine flüssige oder feste Phase.

Es ist bevorzugt, das Verteilungsgleichgewicht zwischen einer flüssigen und einer festen Phase zu bestimmen.

Alternativ ist bevorzugt, das Verteilungsgleichgewicht zwischen zwei flüssigen Phasen zu bestimmen.

Weiterhin ist bevorzugt, das Verteilungsgleichgewicht zwischen einer flüssigen und einer Gasphase zu bestimmen.

Diese Verteilung hängt individuell von der Formulierung des Verbraucherproduktes und dem jeweiligen Anwendungsschritt sowie den spezifischen Moleküleigenschaf ten der kosmetischen Hilfsstoffe ab. Dieser produktspezifische Parameter ist die Folge aus den spezifischen Wechselwirkungen des Produktes bzw. deren Inhalts stoffe mit den einzelnen kosmetischen Hilfsstoffen.

Zur Bestimmung des Parameters werden das sowohl das kosmetische Verbraucher produkt einschließlich aller Komponenten, wie das zu kosmetische Produkt selbst, alle kosmetischen Hilfsstoffe und weitere Zusätze als auch vereinfachte Modell produkte betrachtet.

Je nach Produkttyp erfolgen Messungen der kosmetischen Hilfsstoffe im kosme tischen Produkt, in den einzelnen Anwendungsstufen des kosmetischen Produktes z. B. Messungen in Lösungen und auf den unterschiedlichen zu pflegenden Sub straten. Zum Beispiel wird für ein Shampoo die relative Konzentration der kosmeti sche Hilfsstoffe wie z. B. Sonnenschutzfilter im Shampoo selbst, in einer geeigneten wässrigen Lösung, und auf dem feuchten gewaschenen Haar bzw. auf dem getrock neten Haar analytisch gemessen.

Für die Durchführung einer Regressionsrechnung im dritten Schritt des erfindungs gemäßen Verfahrens ist es vorteilhaft, wenn 2 bis 100 kosmetische Hilfsstoffe als Gruppe in dem zu untersuchenden Produkt vorhanden sind. Es ist bevorzugt, wenn etwa 5 bis 50, und besonders bevorzugt wenn 10 bis 30 einzelne kosmetische Hilfs stoffe in dem zu untersuchenden kosmetischen Produkt enthalten sind. Diese Gruppe von kosmetischen Hilfsstoffe, die strukturell unterschiedlich sein sollte, ist repräsen tativ für die Gesamtheit aller zur Herstellung eines bestimmten Verbraucherpro duktes verwendeten kosmetischen Hilfsstoffe. Diese Gruppe von kosmetischen Hilfs stoffe wird in einer für den Produkttyp üblichen Konzentration in das Produkt eingearbeitet.

Die relative Konzentration der einzelnen kosmetischen Hilfsstoffe in an sich be kannter Weise durch analytische Verfahren wie die Gaschromatographie (GC), die Hochdruckflüssigchromatographie (High Performance Liquid Chromatography, HPLC), die Infrarotspektrometrie (IR), die Kernresonanzspektrometrie (Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy, NMR), die Massenspektrometrie (MS) und die Ultraviolett Spektrometrie (UV) bestimmt. Weiterhin können auch Signale von sogenannten elektronischen Nasen verwendet werden (D. Pybus, C. Sell, The Chemistry of Fragrances, S. 227-232). Besonders geeignet hat sich Gaschromato graphie und die Hochdruckflüssigchromatographie zur Analyse von kosmetischen Hilfsstoffen. Bei der Gaschromatographie können weiterhin verschiedene Injektions methoden, wie z. B. die Thermodesorption, die Flüssiginjektion und die Gasinjektion verwendet werden.

Vor der analytischen Messung von kosmetischen Hilfsstoffe können verschiedene Anreicherungsverfahren wie z. B. die Extraktion, die Aufkonzentration oder die Adsorption verwendet werden. Als Extraktionsmittel für flüssig-flüssig oder flüssig- fest Extraktionen sind z. B. Lösungsmittel wie z. B. Kohlendioxid, Ether, Ketone, Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Wasser und Ester geeignet.

Für die Adsorption bzw. Extraktion von kosmetischen Hilfsstoffen aus einem zu pflegenden Produkt sind oberflächenaktive Adsorptionsmittel wie z. B. Haar, Texti lien, Keramik, Kunststoffe, Tenax®, Poropax® und Aktivkohle geeignet. Die an diesen Adsorptionsmitteln angereicherten kosmetischen Hilfsstoffe werden anschlie ßend durch Wärme (Thermodesorption) oder Lösungsmittel desorbiert und können dann analysiert werden.

In dem zweiten Schritt werden mit einem mathematischen Verfahren die Deskrip toren von kosmetischen Hilfsstoffen bestimmt. Die Deskriptoren beschreiben Eigen schaften wie z. B. das molekulare Gewicht, das molekulare Volumen und die Polari tät.

Im ersten Teilschritt erfolgt die Generierung von Konformeren der dreidimensionalen chemischen Struktur von zu berechnenden kosmetischen Hilfsstoffen mit Hilfe von Programme wie z. B. Hiphop (Molecular Simulation Inc., USA) und HyperChem (Hypercube, Florida, USA).
(http:/ / nhse.npac.syr.edu:8015/rib/repositories/csir/catalog/index.html)

Anschließend wird eine Kraftfeldoptimierung der Strukturen mit Rechenprogrammen wie z. B. Discover (Insight, Molecular Simulation Inc., USA), Merck Molecular Force Field (MMFF, Merck) oder Open Force Field (OFF, MSI, USA) durchgeführt. (http:/ / nhse.npac.syr.edu:8015/rib/repositories/csir/catalog/index.html)

Nachfolgend werden durch eine Häufungsanalyse mittels Clusterprogrammen wie z. B. NMRClust (Oxford Molecular Ltd, UK) aus den erhaltenen Molekülstrukturen diejenigen Konformere ausgewählt, die eine möglichst große strukturelle Vielfalt haben. (http:/ / nhse.npac.syr.edu:8015/rib/repositories/esir/catalog/index.html). Insbe sondere werden Konformere mit eine niedrigen Gesamtenergie bevorzugt.

Die anschließende Strukturoptimierung der ausgewählten Konformere erfolgt mit semi-empirischen Rechenverfahren wie PM3 oder AM1 ((AMPAC, SemiChem oder MOPAC, Fujitsu Ltd).
(http:/ / nhse.npac.syr.edu:8015/rib/repositories/csir/catalog/index.html)

In einer weiteren Häufungsanalyse werden erneut die Konformere mit NMRClust (Oxford Molecular Ltd, UK) für die weitere Berechnung ausgewählt.
(http:/ / nhse.npac.syr.edu:8015/rib/repositories/csir/catalog/index.html)

Nachfolgend wird eine Strukturoptimierung und Energieminimierung mittels ab initio Verfahren wie z. B. Hartree-Fock oder Møller-Plesset oder Dichtefunktional- Methoden (DFT) wie z. B. RI-DFT (Turbomol, Chem. Phys. Letters 162 (1989) 165) oder GAUSSIAN98 (Gaussian Inc.) oder DMol3 (Molecular Simulations Inc.) unter Verwendung der COSMO-Option durchgeführt.
(http:/ / nhse.npac.syr.edu:8015/rib/repositories/csir/catalog/index.html)

Als Ergebnis einer DFT/COSMO Rechnung erhält man die Gesamtenergie des elektrostatisch ideal abgeschirmten Moleküls und die resultierende Abschirm ladungsdichte σ auf der Moleküloberfläche.

Im Folgenden Schritt werden mit COSMO-RS (COSMOlogic, Deutschland) die Wechselwirkungen von Molekülen in flüssigen Systemen und amorphen Festkörpern als Kontaktwechselwirkungen von ideal abgeschirmten Molekülen betrachtet (Fluid Phase Equilibria 172 (2000) 43).

Bei COSMO-RS Rechnungen werden in diesem Fall die für die Wechselwirkungen relevanten Oberflächenabschirmladungsdichten σ auf der Moleküloberfläche eines Stoffes X auf eine Häufigkeitsverteilung p^X(σ) reduziert, welche die Zusammen setzung der Oberflächenstücke bezüglich σ wiedergibt und im folgenden kurz σ- Profil genannt wird.

Nachfolgend kann mit zwei verschiedenen Verfahren die direkte oder die indirekte Berechnung der Verteilungsparameter erfolgen. Während für die direkte Berechnung nach dem bekannten Verfahren (Fluid Phase Equilibria 172 (2000) 43) die chemische Zusammensetzung beider Phasen (des Produkte und des Substrates) bekannt sein muss, ist für die indirekte Berechnung mit einem neuen Verfahren keine Information bzgl. der chemischen Zusammensetzung notwendig.

Sofern die chemische Zusammensetzung der beiden Phase wie z. B. bei Wachs und Wasser bekannt ist kann das chemische Potential einer beliebigen Verbindung in den Phasen direkt mit Hilfe der statistische Thermodynamik berechnet werden. Die logarithmierten Verteilungsparameter ergeben sich dann aus der Differenz der chemi schen Potentiale des kosmetischen Hilfsstoffes in den verschiedenen Matrizes.

In den seltensten Fällen ist die chemische und physikalische Struktur der kosme tischen Verbraucherprodukte derart einheitlich und bekannt, dass das oben beschrie bene Verfahren angewendet werden kann. In diesen Fall wird eine neue Vorgehens weise angewendet bei der man von der Annahme ausgeht, dass sich ebenso wie bei einfachen Flüssigkeiten auch für komplexe Phasen S, wie wir sie im Allgemeinen bei mit kosmetischen Hilfsstoffen zu pflegenden Verbraucherprodukten vorliegen haben, die Affinität für Solvatmoleküle unterschiedlichster Polarität durch ein σ-Potential µ_S(σ) ausdrücken lässt, wenn dieses sich nicht mehr direkt mit COSMO-RS berech nen lässt. Die Form dieser Funktion bewegt sich im Rahmen der Bandbreite von σ- Potentialen organischer Flüssigkeiten. Für die erfindungsgemäße Berechnung ent wickelt man daher µ_S(σ) als eine verallgemeinerte Taylor-Reihe:

(Erklärung der Symbole: µ_S(σ): σ-Potential der Phase; i: Index zum Zählen der Reihenglieder; m: höchste Ordnung der Reihenglieder; f_i(σ): Basisfunktion; acc: Wasserstoffbrückenakzeptor; c i|S: Entwicklungskoeffizient der Taylorreihe; don: Wasserstoffbrückendonor; σ_hb: Schwellwert für Wasserstoffbrückenbindungen)

Bei der Anwendungen bei Gleichungen reichen sieben Basisfunktionen, d. h. die beiden Wasserstoff-Brücken-Funktionen f_acc (Akzeptorverhalten), f_don (Donatorver halten) und die fünf Polynome M X|i der Ordnung m = 0 bis m = 4 aus, um beliebige σ-Potentiale für kosmetische Hilfsstoffe hinreichend genau durch Regression anzu passen. Dann lässt sich das chemische Potential eines Stoffes X in dieser Phase S schreiben als:

wobei die σ-Momente M X|i des Solvats definiert sind als

Mit den sieben σ-Momenten (f_acc, f_don, M X|0, M X|1, M X|2, M X|3, M X|4) und µ X|gas wurde ein sehr allgemeingültiger Satz von Molekül-Deskriptoren gefunden, der es gemäß Gleichung (4) erlaubt, beliebige chemische Potentiale von kosmetischen Hilfsstoffen in unterschiedlichsten Matrices durch lineare Regression zu bestimmen. Die Phase S wird dabei durch die Koeffizienten c S|i vor den Momenten M X|i charakterisiert. Bei ladungsneutralen Stoffen entfällt das erste Moment M X|1 als Deskriptor da es die Gesamtladung beschreibt und den Zahlenwert Null annimmt. Bei Gleichgewichten, die die Gasphase involvieren, ist zusätzlich zu den σ-Momenten das chemische Potential µ X|gas des Moleküls in der Gasphase als Deskriptor zu berücksichtigen. Dieses wird direkt von der COSMOtherm Software berechnet.

In dem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die im ersten Schritt ermittelten Parameter und die im zweiten Schritt erhaltenen Deskriptoren, allein oder in Kombination mit bereits bekannten Deskriptoren, in die Funktions gleichung der mathematischen Bestimmungsmodelle eingegeben und eine Regres sionsrechnung durchgeführt.

Hierzu werden die gemessenen relativen Konzentrationen der einzelnen kosmetische Hilfsstoffen in der kosmetischen und der zu pflegenden Phase in Relation gesetzt. Der für jeden einzelnen kosmetischen Hilfsstoff erhaltene Verteilungsparameter wird logarithmiert und als sogenannte Aktivität (Y) für eine Regression in einer Rech nungstabelle gegen die Deskriptoren (X) verwendet und eine Regressionsrechnung in an sich bekannter Weise (Böhm, Klebe, Kubinyi, Wirkstoffdesign, S. 370-372) durchgeführt.

Die oben beschriebenen σ-Momente und µ X|gas lassen sich, allein oder in Kombi nation mit bereits bekannten Deskriptoren wie z. B. logP, sowohl für die Regression von Verteilungsparametern P X|gas,S für Stoffe X zwischen einem betrachteten Gasraum und der kosmetischen Phase S als auch für die Regression von Verteilungsparametern P X|S,S', für Stoffe X zwischen einer kosmetischen Phase S z. B. eine wässrige Sonnenschutzprodukt und einer zu pflegenden Phase S' z. B. Textilien oder Haut verwenden.

Für die Verteilung von Stoffen zwischen dem betrachteten Gasraum und der kos metischen Phase wird, bei einer annähernden Gleichgewichtseinstellung, der loga rithmische Verteilungsparameter P X|gas,S als chemische Potentialdifferenz in dem folgenden Bestimmungsmodell (6) ausgedrückt:

In dem Bestimmungsmodell (6) ist µ X|gas das mit COSMO-RS direkt berechnete che mische Potential des kosmetischen Hilfsstoffes in der Gasphase. Die Koeffizienten c i|S charakterisieren die flüssige oder feste Phase S bzgl. ihrer physikalischen Wechselwirkungsweise, während der generelle Koeffizient c_gen und die Konstante const. die Einheitensysteme für freie Energien und logarithmische Verteilungsgrößen miteinander verknüpfen. µ X|gas und die oben definierten Momente M X|i sind aus den COSMO-RS-Rechnungen bekannt.

Wenn nun für eine Gruppe von zwei bis 100 unterschiedlicher kosmetischer Hilfsstoffe die Verteilungsparameter durch analytische Messung bekannt sind, werden bei Vorliegen der oben beschriebenen COSMO-RS-Rechnungen die feh lenden Koeffizienten für die Deskriptoren durch lineare Regression eindeutig be stimmt.

Für den Verteilungsparameter P X|S,S', der die Verteilung zwischen einerseits einer flüssigen oder festen Phase und andererseits zwischen einer flüssigen oder festen Phase beschreibt, ist das Gasphasenpotential µ X|gas ohne Bedeutung. Hierdurch ergibt sich analog zur Gleichung (6) dann:

Analog zum Verteilungsparameter P X|gas,S werden durch lineare Regression verläss liche Regressionen bzgl. des Verteilungsparameter p X|S,S', für beliebige kosmetische Hilfsstoffe, bei denen die entsprechenden COSMO-RS-Rechnungen durchgeführt wurden, erstellt.

Mit verschiedenen Regressionsmethoden, z. B. multiple Linearregression, Stepwise, und GFA (genetic function algorithm) werden Gleichungen ermittelt, welche die mathematische Beziehung der logarithmierten Verteilungsparameter der kosme tischen Hilfsstoffe mit den Deskriptoren beschreiben. Diese Gleichungen werden mit verschiedenen statistischen Methoden, wie z. B. dem Korrelationskoeffizienten, Standardabweichung, Zufallstest, Anzahl der Freiheitsgrade, Anzahl der Ausreißer, Bootstrap Error, Kreuzvalidierung, Lack of fit (nach Jerome Friedman), Bestimmung der Abweichungen, F-Statistik, u. a. Methoden validiert.

Die Güte der mathematischen Beziehung ist um so höher je näher die Zahlenwerte für den Korrelationskoeffizienten r² und die Kreuzvalidierung XVr² an den Wert 1 herankommen bzw. je höher der Zahlenwert für die F-Statistik (F-Test) ist und je niedriger die Zahlenwerte für die Standardabweichung s, Ausreißer und Lack of fit sind.

Generell gilt für die Anwendung von Vorhersagen zu Verteilungsparametern von kosmetischen Hilfsstoffen, dass der Korrelationskoeffizient r² für eine befriedigende Korrelation größer als 0,75, für eine gute Korrelation größer als 0,85 und für ein sehr gute Korrelation größer als 0,90 sein sollte. Damit eine Regression zur Vorhersage verwendet werden kann, sollte die Kreuzvalidierung XVr² größer als 0,65 und bevorzugt größer als 0,75 und nicht um mehr als 0,1 kleiner als der zugehörige Korrelationskoeffizient r² sein.

Die Gleichung mit der besten Korrelation und besten Validierung wird verwendet, um in dem Bestimmungsmodell für alle anderen kosmetische Hilfsstoffe die logarith mierten Verteilungsparameter vorherzuberechnen.

Als Ergebnis der Regressionsrechnung erhält man in dem vierten Schritt des erfin dungsgemäßen Verfahrens für die betrachteten kosmetischen Hilfsstoffe, durch Ein setzen in Gleichungen (6) und (7) für alle kosmetischen Hilfsstoffe, in Abhängigkeit von den Koeffizienten und den Deskriptoren, genaue Vorhersagen bezüglich der Verteilungsparameter zwischen der kosmetischen und der zu pflegenden Phase. Diese Vorhersage der Verteilungskoeffizienten der einzelnen kosmetischen Hilfs stoffe werden in Datenbanken zur Verfügung gestellt.

Aufgrund dieser Vorhersage werden in einem fünften Schritt für die Produktent wicklung einzelne oder mehrere kosmetische Hilfsstoffe ausgewählt, die aufgrund der Verteilungsparametern für die Herstellung eines gewünschten Produktes beson ders geeignet sind. Besonders bevorzugt sind kosmetische Hilfsstoffe mit einem möglichst hohen Verteilungsparameter bzw. einer möglichst hohen Übertragungsrate. Diese kosmetischen Hilfsstoffe werden anschließend mit anderen kosmetischen Hilfsstoffen bei der Entwicklung und Herstellung von Verbraucherprodukten ver wendet. Die so ausgewählten kosmetischen Hilfsstoffe werden dann dem Produkt zugesetzt, um die Erwartungen des Verbrauchers an das Produkt bezüglich seiner pflegenden, kühlenden, stabilisierende, konservierenden, sonnenschützenden und wärmenden Eigenschaften zu erfüllen.

Mit diesen so ausgewählten kosmetischen Hilfsstoffen kann ein Verbraucherprodukt mit einem besonders guten anwendungstechnischen Eigenschaften in einer oder mehreren Anwendungsstufen für ein Verbraucherprodukt erstellt werden.

Bislang gelang die mathematische Beschreibung von Verteilungsparametern von kosmetischen Hilfsstoffen nur völlig unzureichend und die Auswahl von kosme tischen Hilfsstoffen in kosmetischen Produkten wurde überwiegend aufgrund von empirischen Versuchen und Erfahrung durchgeführt.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der universellen und ein fachen Anwendbarkeit des Rechnenverfahrens für alle Verteilungsparameter von kosmetischen Hilfsstoffen in beliebigen Phasen. Die Zusammensetzung der Phasen kann beliebig sein und muss nicht bekannt sein. Die Parametrisierung der Phasen erfolgt über die Koeffizienten der Deskriptoren in den Regressionsgleichungen. Alle Deskriptoren werden allein durch Berechnung aus der chemischen Struktur der kosmetischen Hilfsstoffe abgeleitet und erfordern keine experimentellen Arbeiten. Überraschenderweise ist durch das erfindungsgemäße Verfahren eine genaue und verlässliche mathematische Beschreibung bzw. Erklärung der experimentellen Ver teilungsparameter von kosmetischen Hilfsstoffen möglich. Hiermit ist die Genauig keit und Verlässlichkeit gegenüber bekannten Methoden und Verfahren erheblich verbessert. Dies führt dazu, dass durch die Verwendung der neuen Verfahren im Gegensatz zu bestehenden Verfahren die erste verlässliche Vorhersage von Ver teilungsparametern für kosmetische Hilfsstoffe möglich ist. Weiterhin kann mit dem Verfahren die genaue Vorhersage von Löslichkeiten von kosmetischen Hilfsstoffen in kosmetischen Verbraucherprodukten durchgeführt werden.

Hierdurch können aufwendige experimentelle Untersuchungen zu den Verteilungs parametern von kosmetischen Hilfsstoffen in Abhängigkeit von der Formulierung eines Verbraucherproduktes durch schnelle, effektive und verlässliche Vorhersagen ersetzt werden. Diese Vorhersagen können zur Herstellung von besonders effektiven kosmetischen Produkten verwendet werden.

Durch die Verwendung des mathematischen Verfahrens im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann eine verlässliche Vorhersage der Verteilungsparameter von kosme tischen Hilfsstoffen in verschiedenen Phasen, vor, während und nach der Anwendung von Verbraucherprodukten durchgeführt werden.

Hierdurch können kosmetische Hilfsstoffe, die für eine bestehende Formulierung einen optimalen Verteilungsparameter besitzen für die Herstellung von kosmetischen Produkten ausgewählt werden. Fiese Verbraucherprodukte besitzen sowohl eine optimierte Wirkung während der Anwendung als auch nach der Anwendung eine intensivere und länger anhaltender Wirkung.

Die Erfindung betrifft auch mit kosmetischen Hilfsstoffen versetzte Produkte, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Auswahl der kosmetischen Hilfsstoffe für die kosmetischen Produkte unter Verwendung eines mathematisches Verfahrens erfolgt. Dieses Verfahren erstellt Vorhersagen zur relativen Verteilung von kosmetischen Hilfsstoffen in der zu pflegenden Phase im Verhältnis zur kosmetischen Phase.

Die erfindungsgemäßen mit kosmetischen Hilfsstoffen versetzte Produkte sind in ihrer Anwendung den Kosmetika, bei denen in an sich bekannter Weise die Auswahl der kosmetischen Hilfsstoffe erfolgte, deutlich überlegen.

Die Erfindung betrifft auch ein Auswahlverfahren für die Herstellung von neuen kosmetischen Hilfsstoffen, dass dadurch gekennzeichnet ist, dass bei der Auswahl der neu herzustellenden kosmetischen Hilfsstoffe mathematische Bestimmungsmo delle verwendet werden.

Die neuen erfindungsgemäßen kosmetischen Hilfsstoffe sind in ihrer Anwendung den kosmetischen Hilfsstoffen, bei denen die Auswahl für die Herstellung in an sich bekannter Weise erfolgte, deutlich überlegen.

Die Erfindung betrifft auch kosmetische Hilfsstoffe, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Auswahl für die Herstellung der kosmetischen Hilfsstoffe unter Ver wendung eines mathematisches Bestimmungsmodelles erfolgt.

Die Erfindung betrifft auch mit kosmetischen Hilfsstoffen versetzte Produkte, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Auswahl für die Herstellung der für die kosmetischen Produkte verwendeten kosmetischen Hilfsstoffe unter Verwendung eines mathematisches Verfahrens erfolgt.

Die mit den erfindungsgemäßen kosmetischen Hilfsstoffe versetzte Produkte sind in ihrer Anwendung den Kosmetika, bei denen die Auswahl zur Herstellung der kosmetischen Hilfsstoffe in an sich bekannter Weise erfolgte, deutlich überlegen.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Methode liegt in der universellen und einfachen Anwendbarkeit des Rechnenverfahrens für alle Verteilungsparameter von kosmeti schen Hilfsstoffen in beliebigen Phasen. Die Zusammensetzung der Phasen kann beliebig sein und muss nicht bekannt sein. Die Parametrisierung der Phasen erfolgt über die Koeffizienten der Deskriptoren in den Regressionsgleichungen. Alle Deskriptoren werden allein durch Berechnung aus der chemischen Struktur der kosmetischen Hilfsstoffe abgeleitet und erfordern keine experimentellen Arbeiten.

Beispiele

Im Allgemeinen werden die analytische Messung der relativen Konzentration von kosmetischen Hilfsstoffen in einem kosmetischen Produkt, im Gasraum über dem kosmetischen Produkt und auf bzw. über dem zu pflegenden Substrat beispielhaft für eine Gruppe von kosmetischen Hilfsstoffen durchgeführt.

Die kosmetischen Hilfsstoffe können mit den oben beschriebenen unterschiedlichen Verfahren angereichert und deren Konzentrationen gemessen werden. Das jeweils verwendete Anreicherungsverfahren und das analytische Messverfahren werden indi viduell auf das zu messenden Produkt und den jeweiligen Anwendungsschritt abgestimmt.

Die Mengen der in der zu pflegenden Phase gefundenen kosmetischen Hilfsstoffe werden zu der im kosmetischen Phase befindlichen Menge in Bezug gesetzt (relative Verteilungsparameter). Diese Werte werden logarithmiert und als Aktivitätswerte in die Regressionstabelle (Tabelle 1) eingegeben. Mit verschiedenen Verfahren werden Regression gegen die COSMO-RS- und andere Deskriptoren (z. B. clogP und Siedepunkt) durchgeführt und die nach der Validierung beste Korrelation ausge wählt. In allen zu den Beispielen gehörigen Regressionsgleichungen sind die kos metischen Hilfsstoffe mit einer Abweichung in der Regression von größer als +/-0,43 log Einheiten vom experimentellen Wert als Ausreißer definiert. Die so erhaltenen COSMO-RS-Regressionsgleichungen sind im Vergleich zu den clogP- oder Sdp.- Regressionsgleichungen bzgl. der Korrelationsgüte, der Vorhersagegüte und der Zahl der Ausreißer deutlich besser. Im nächsten Schritt wird die COSMO-RS-Regres sionsgleichung mit der Regressionstabelle verknüpft, in der alle Deskriptoren zu allen kosmetischen Hilfsstoffen enthalten sind. Durch Anwendung der COSMO-RS- Regressionsgleichung auf alle kosmetischen Hilfsstoffe erhält man die Vorhersage für die logarithmierten relativen Verteilungsparameter zu allen kosmetischen Hilfs stoffe. Diese Werte werden anschließend für die Herstellung von kosmetischen Produkten verwendet. Analog wird in allen Beispielen vorgegangen.

Die folgenden chemischen Strukturnamen werden abgekürzt: Dimethylbenzyl carbinylacetat (DMBCA), Phenylethylalkohol (PEA).

Tabelle 1

Beispiel einer Regressionstabelle

Claims

1. Verfahren zur Auswahl eines kosmetischen Hilfsstoffes oder mehrerer kosme tischer Hilfsstoffe für ein kosmetisches Produkt, wobei
in einem ersten Schritt für eine Gruppe von kosmetischen Hilfsstoffen ein Parameter aus der relativen Konzentration eines kosmetischen Hilfsstoffes in der zu pflegenden Phase in Beziehung zu der Konzen tration in der kosmetischen Phase bestimmt wird,
in einem zweiten Schritt mit einem mathematischen Verfahren die Deskriptoren von kosmetischen Hilfsstoffen bestimmt werden,
in einem dritten Schritt die im ersten Schritt ermittelten Parameter in ein Bestimmungsmodell eingegeben werden und eine Regressions rechnung durchgeführt wird,
in einem vierten Schritt basierend auf der Regressionsrechnung eine Vorhersage für alle berechneten kosmetischen Hilfsstoffen erstellt wird,
in einem fünften Schritt die nach der Vorhersage wirksamsten kos metischen Hilfsstoffe für die Herstellung des kosmetischen Produktes verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der relativen Verteilung von kosmetischen Hilfsstoffen durch Analyse der Konzentration in der kosmetischen und der zu pflegenden Phase erfolgt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilungsgleichgewicht zwischen der Gasphase und einer flüssigen Phase bestimmt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilungsgleichgewicht zwischen zwei flüssigen Phase bestimmt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilungsgleichgewicht zwischen der Gasphase und einer festen Phase bestimmt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilungsgleichgewicht zwischen einer flüssigen Phase und einer festen Phase bestimmt wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe von kosmetischen Hilfsstoffen 2 bis 100 Einzelverbindungen enthält.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe von kosmetischen Hilfsstoffen 5 bis 50 Einzelverbindungen enthält.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe von kosmetischen Hilfsstoffen 10 bis 30 Einzelverbindungen enthält.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung der Deskriptoren der kosmetischen Hilfsstoffe unter Verwendung eines mathematischen Verfahrens
zuerst eine Generierung von Konfermere erfolgt,
dann eine Kraftfeldoptimierung erfolgt,
dann eine Auswahl von Konfermeren nach einer Häufungsanalyse er folgt,
dann eine semi-empirische Strukturoptimierung erfolgt,
dann eine weitere Auswahl von Konfermeren nach einer Häufungs analyse erfolgt,
dann eine Strukturoptimierung mittels ab-initio oder DFT Rechnung erfolgt, und
abschließend eine COSMO-RS Rechnung erfolgt.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein dielektrisches Kontinuumsrechenverfahren zur Berechnung von Deskriptoren der kosmetischen Hilfsstoffe verwendet wird.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein mathematisches Bestimmungsmodell für die Verteilung zwischen einerseits der Gasphase und andererseits einer flüssigen oder festen Phase durch die Funktion
beschrieben wird, worin die Symbole folgende Bedeutung haben:
P X|gas,S: Verteilungsparameter zwischen Gasphase und flüssiger oder fester Phase; c_gen: genereller, angepasster Vorfaktor, µ X|gas: chemisches Potential der Substanz X in der Gasphase nach COSMO-RS; µ X|S: chemisches Potential der Substanz X in der festen oder Flüssig-Phase aus Regression; const: generelle Regressionskonstante; c i|S: Entwicklungskoeffizient der Taylor reihe aus Regression; acc: Wasserstoffbrückenakzeptor; don: Wasserstoff brückendonor; M X|i: σ-Moment i-ter Ordnung der Substanz X.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein mathematisches Bestimmungsmodell für die Verteilung zwischen einerseits einer flüssigen oder festen Phase und andererseits einer flüssigen oder festen Phase durch die Funktion
beschrieben wird, worin die Symbole folgende Bedeutung haben:
P X|gas,S: Verteilungsparameter zwischen Gasphase und flüssiger oder fester Phase; c_gen: genereller, angepasster Vorfaktor, µ X|gas: chemisches Potential der Substanz X in der Gasphase nach COSMO-RS; µ X|S: chemisches Potential der Substanz X in der festen oder Flüssig-Phase aus Regression; const: generelle Regressionskonstante; c i|S: Entwicklungskoeffizient der Taylorreihe aus Regression; acc: Wasserstoffbrückenakzeptor; don: Wasserstoffbrückendonor; M X|i: σ-Moment i-ter Ordnung der Substanz X.

16. Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regressionsrechnung zur Korrelation der Deskriptoren mit den Verteilungs parametern der kosmetischen Hilfsstoffe erfolgt.

17. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorhersage für die Verteilungsparameter von kosmetischen Hilfsstoffen erfolgt.

18. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorhersage der Verteilungsparameter von kosmetischen Hilfsstoffen für die Herstellung von kosmetischen Produkten verwendet wird.

19. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass kosmetische Produkte Verbraucherprodukte sind.

20. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass kosmetische Produkte Wasch-, Pflege-, Luftverbesserungs- und Reinigungs mittel in der industriellen Anwendung sind.

21. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass kosmetische Produkte Wasch-, Pflege-, Luftverbesserungs- und Reinigungs mittel im häuslichen Bereich sind.

22. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass kosmetische Produkte Wasch-, Pflege-, Luftverbesserungs- und Reinigungs mittel in der Tieranwendung sind.

23. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass kosmetische Produkte Wasch-, Pflege-, Luftverbesserungs- und Reinigungs mittel in der Körperhygiene sind.

24. Kosmetische Produkte, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der kos metischen Hilfsstoffe für die kosmetischen Produkte unter Verwendung eines mathematisches Bestimmungsmodells erfolgt, wobei
in einem ersten Schritt für eine Gruppe von kosmetischen Hilfsstoffen ein Parameter aus der relativen Konzentration eines kosmetischen Hilfsstoffes in der zu pflegenden Phase in Beziehung zu der Konzen tration in der kosmetischen Phase bestimmt wird,
in einem zweiten Schritt mit einem mathematischen Verfahren die Deskriptoren von kosmetischen Hilfsstoffen bestimmt werden,
in einem dritten Schritt die im ersten Schritt ermittelten Parameter in ein Bestimmungsmodell eingegeben werden und eine Regressions rechnung durchgeführt wird,
in einem vierten Schritt basierend auf der Regressionsrechnung eine Vorhersage für alle berechneten kosmetischen Hilfsstoffen erstellt wird,
in einem fünften Schritt die nach der Vorhersage wirksamsten kosmetischen Hilfsstoffe für die Herstellung des kosmetischen Pro duktes verwendet werden.

25. Kosmetische Produkte nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der kosmetischen Hilfsstoffe für die kosmetischen Produkte unter Verwendung eines mathematisches Bestimmungsmodells, welches die Vertei lung von kosmetischen Hilfsstoffen zwischen einer kosmetischen Phase und einer zu pflegenden Phase beschreibt, erfolgt.

26. Mit kosmetischen Hilfsstoffen hergestellte kosmetische Produkte nach den Ansprüchen 24 und 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der kosmetischen Hilfsstoffe für die kosmetischen Produkte unter Verwendung eines mathematisches Bestimmungsmodells, welches die Verteilung zwischen einerseits der Gasphase und andererseits einer flüssigen oder festen Phase durch die Funktion
beschrieben wird, worin die Symbole folgende Bedeutung haben:
P X|gas,S: Verteilungsparameter zwischen Gasphase und flüssiger oder fester Phase; c_gen: genereller, angepasster Vorfaktor, µ X|gas: chemisches Potential der Substanz X in der Gasphase nach COSMO-RS; µ X|S: chemisches Potential der Substanz X in der festen oder Flüssig-Phase aus Regression; const: generelle Regressionskonstante; c i|S: Entwicklungskoeffizient der Taylor reihe aus Regression; acc: Wasserstoffbrückenakzeptor; don: Wasserstoff brückendonor; M X|i: σ-Moment i-ter Ordnung der Substanz X.

27. Mit kosmetischen Hilfsstoffen hergestellte kosmetische Produkte nach den Ansprüchen 24 und 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der kosmetischen Hilfsstoffe für die kosmetischen Produkte unter Verwendung eines mathematisches Bestimmungsmodells, welches die Verteilung zwischen einerseits einer flüssigen oder festen Phase und andererseits einer flüssigen oder festen Phase durch die Funktion
beschrieben wird, worin die Symbole folgende Bedeutung haben:
P X|gas,S: Verteilungsparameter zwischen Gasphase und flüssiger oder fester Phase; c_gen: genereller, angepasster Vorfaktor, µ X|gas: chemisches Potential der Substanz X in der Gasphase nach COSMO-RS; µ X|S: chemisches Potential der Substanz X in der festen oder Flüssig-Phase aus Regression; const: generelle Regressionskonstante; c i|S: Entwicklungskoeffizient der Taylor reihe aus Regression; acc: Wasserstoffbrückenakzeptor; don: Wasserstoff brückendonor; M X|i: σ-Moment i-ter Ordnung der Substanz X.

28. Kosmetische Produkte nach den Ansprüchen 24 bis 27, dadurch gekenn zeichnet, dass die Auswahl der kosmetischen Hilfsstoffe für die kosmetischen Produkte mittels eines mathematischen Bestimmungsmodells unter Verwen dung der σ-Momente M X|0, M X|2, M X|2, M X|4, von M X|acc, M X|don und µ X|gas als Deskriptoren sowie einer Konstanten erstellt wird.

29. Kosmetische Produkte nach den Ansprüchen 24 bis 27, dadurch gekenn zeichnet, dass die Auswahl der kosmetischen Hilfsstoffe für die kosmetischen Produkte mittels eines mathematischen Bestimmungsmodells unter Verwen dung der σ-Momente M X|0, M X|2, M X|2, M X|4, von M X|acc, M X|don und µ X|gas als Deskriptoren sowie einer Konstanten in Kombination mit bereits bekannten Deskriptoren erstellt wird.

30. Kosmetische Produkte nach den Ansprüchen 24 bis 29, dadurch gekenn zeichnet, dass versetzte Produkte Verbraucherprodukte sind.

31. Kosmetische Produkte nach den Ansprüchen 24 bis 30, dadurch gekenn zeichnet, dass kosmetische Produkte Wasch-, Pflege-, Luftverbesserungs- und Reinigungsmittel in der industriellen Anwendung sind.

32. Kosmetische Produkte nach den Ansprüchen 24 bis 30, dadurch gekenn zeichnet, dass kosmetische Produkte Wasch-, Pflege-, Luftverbesserungs- und Reinigungsmittel im häuslichen Bereich sind.

33. Kosmetische Produkte nach den Ansprüchen 24 bis 30, dadurch gekenn zeichnet, dass kosmetische Produkte Wasch-, Pflege-, Luftverbesserungs- und Reinigungsmittel in der Tieranwendung sind.

34. Kosmetische Produkte nach den Ansprüchen 24 bis 30, dadurch gekenn zeichnet, dass Wasch-, Pflege-, Luftverbesserungs- und Reinigungsmittel in der Körperhygiene sind.

35. Verfahren zur Auswahl eines kosmetischen Hilfsstoffes oder mehrerer kosmetischer Hilfsstoffe für die Herstellung, wobei
in einem ersten Schritt für eine Gruppe von kosmetischen Hilfsstoffen ein Parameter aus der relativen Konzentration eines kosmetischen Hilfsstoffes in der zu pflegenden Phase in Beziehung zu der Konzen tration in der kosmetischen Phase bestimmt wird,
in einem zweiten Schritt mit einem mathematischen Verfahren die Deskriptoren von kosmetischen Hilfsstoffen bestimmt werden,
in einem dritten Schritt die im ersten Schritt ermittelten Parameter in ein Bestimmungsmodell eingegeben werden und eine Regressions rechnung durchgeführt wird,
in einem vierten Schritt basierend auf der Regressionsrechnung eine Vorhersage für alle berechneten kosmetischen Hilfsstoffen erstellt wird,
in einem fünften Schritt die nach der Vorhersage wirksamsten kos metischen Hilfsstoffe für die Herstellung des kosmetischen Produktes verwendet werden.

36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der relativen Verteilung von kosmetischen Hilfsstoffen durch Analyse der Konzentration in der kosmetischen und der zu pflegenden Phase erfolgt.

37. Verfahren nach den Ansprüchen 35 und 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilungsgleichgewicht zwischen der Gasphase und einer flüssigen Phase bestimmt wird.

38. Verfahren nach den Ansprüchen 35 und 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilungsgleichgewicht zwischen der Gasphase und einer festen Phase be stimmt wird.

39. Verfahren nach den Ansprüchen 35 und 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilungsgleichgewicht zwischen einer flüssigen Phase und einer festen Phase bestimmt wird.

40. Verfahren nach den Ansprüchen 35 und 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilungsgleichgewicht zwischen zwei flüssigen Phase bestimmt wird.

41. Verfahren nach den Ansprüchen 35 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe von kosmetischen Hilfsstoffen 2 bis 100 Einzelverbindungen enthält.

42. Verfahren nach den Ansprüchen 35 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe von kosmetischen Hilfsstoffen 5 bis 50 Einzelverbindungen enthält.

43. Verfahren nach den Ansprüchen 35 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe von kosmetischen Hilfsstoffen 10 bis 30 Einzelverbindungen enthält.

44. Verfahren nach den Ansprüchen 35 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung der Deskriptoren der kosmetischen Hilfsstoffe unter Verwen dung eines mathematischen Verfahrens
zuerst eine Generierung von Konfermere erfolgt,
dann eine Kraftfeldoptimierung erfolgt,
dann eine Auswahl von Konfermeren nach einer Häufungsanalyse er folgt,
dann eine semi-empirische Strukturoptimierung erfolgt,
dann eine weitere Auswahl von Konfermeren nach einer Häufungs analyse erfolgt,
dann eine Strukturoptimierung mittels ab-initio oder DFT Rechnung erfolgt, und
abschließend eine COSMO-RS Rechnung erfolgt.

45. Verfahren nach den Ansprüchen 35 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass ein dielektrisches Kontinuumsrechenverfahren zur Berechnung von Deskriptoren der kosmetischen Hilfsstoffe verwendet wird.

46. Verfahren nach den Ansprüchen 35 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass ein mathematisches Bestimmungsmodell für die Verteilung zwischen einerseits der Gasphase und andererseits einer flüssigen oder festen Phase durch die Funktion
beschrieben wird, worin die Symbole folgende Bedeutung haben:
P X|gas,S: Verteilungsparameter zwischen Gasphase und flüssiger oder fester Phase; c_gen: genereller, angepasster Vorfaktor, µ X|gas: chemisches Potential der Substanz X in der Gasphase nach COSMO-RS; µ X|S: chemisches Potential der Substanz X in der festen oder Flüssig-Phase aus Regression; const: generelle Regressionskonstante; c i|S: Entwicklungskoeffizient der Taylor reihe aus Regression; acc: Wasserstoffbrückenakzeptor; don: Wasserstoff brückendonor; M X|i: σ-Moment i-ter Ordnung der Substanz X.

47. Verfahren nach den Ansprüchen 35 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass ein mathematisches Bestimmungsmodell für die Verteilung zwischen einerseits einer flüssiger oder fester Phase und andererseits einer flüssigen oder festen Phase durch die Funktion
beschrieben wird, worin die Symbole folgende Bedeutung haben:
P X|gas,S: Verteilungsparameter zwischen Gasphase und flüssiger oder fester Phase; c_gen: genereller, angepasster Vorfaktor, µ X|gas: chemisches Potential der Substanz X in der Gasphase nach COSMO-RS; µ X|S: chemisches Potential der Substanz X in der festen oder Flüssig-Phase aus Regression; const: gene relle Regressionskonstante; c i|S: Entwicklungskoeffizient der Taylorreihe aus Regression; acc: Wasserstoffbrückenakzeptor; don: Wasserstoffbrücken donor; M X|i: σ-Moment i-ter Ordnung der Substanz X.

50. Verfahren nach den Ansprüchen 35 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regressionsrechnung zur Korrelation der Deskriptoren mit den Verteilungs parametern der kosmetischen Hilfsstoffe erfolgt.

51. Verfahren nach den Ansprüchen 35 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorhersage für die Verteilungsparameter von kosmetischen Hilfsstoffen erfolgt.

52. Verfahren nach den Ansprüchen 35 bis 51, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorhersage der Verteilungsparameter von kosmetischen Hilfsstoffen für die Herstellung von kosmetischen Produkten verwendet wird.

53. Verfahren zur Vorhersage von Löslichkeiten von kosmetischen Hilfsstoffen in kosmetischen Produkten, wobei
in einem ersten Schritt für eine Gruppe von kosmetischen Hilfsstoffen jeweils einzeln die Löslichkeit in der kosmetischen Phase bestimmt wird,
in einem zweiten Schritt mit einem mathematischen Verfahren die Deskriptoren von kosmetischen Hilfsstoffen bestimmt werden,
in einem dritten Schritt die im ersten Schritt ermittelten Parameter in ein Bestimmungsmodell eingegeben werden und eine Regressions rechnung durchgeführt wird,
in einem vierten Schritt basierend auf der Regressionsrechnung eine Vorhersage für alle berechneten kosmetischen Hilfsstoffen erstellt wird,
in einem fünften Schritt die nach der Vorhersage optimale Konzen tration der kosmetischen Hilfsstoffe für die Herstellung des kosmetischen Produktes verwendet werden.

54. Verfahren nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Löslichkeit von kosmetischen Hilfsstoffen durch Analyse der Konzentra tion in der kosmetischen Phase erfolgt.

55. Verfahren nach den Ansprüchen 53 und 54, dadurch gekennzeichnet, dass die Löslichkeit von kosmetischen Hilfsstoffen in einer flüssigen Phase bestimmt wird.

56. Verfahren nach den Ansprüchen 53 und 54, dadurch gekennzeichnet, dass die Löslichkeit von kosmetischen Hilfsstoffen in einer festen Phase bestimmt wird.

57. Verfahren nach den Ansprüchen 53 bis 56, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe von kosmetischen Hilfsstoffen 2 bis 100 Einzelverbindungen enthält.

58. Verfahren nach den Ansprüchen 53 bis 56, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe von kosmetischen Hilfsstoffen 5 bis 50 Einzelverbindungen enthält.

59. Verfahren nach den Ansprüchen 53 bis 56, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe von kosmetischen Hilfsstoffen 10 bis 30 Einzelverbindungen enthält.

60. Verfahren nach den Ansprüchen 53 bis 59, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung der Deskriptoren der kosmetischen Hilfsstoffe unter Verwen dung eines mathematischen Verfahrens
zuerst eine Generierung von Konfermere erfolgt,
dann eine Kraftfeldoptimierung erfolgt,
dann eine Auswahl von Konfermeren nach einer Häufungsanalyse er folgt,
dann eine semi-empirische Strukturoptimierung erfolgt,
dann eine weitere Auswahl von Konfermeren nach einer Häufungs analyse erfolgt,
dann eine Strukturoptimierung mittels ab-initio oder DFT Rechnung erfolgt, und
abschließend eine COSMO-RS Rechnung erfolgt.

61. Verfahren nach den Ansprüchen 53 bis 60, dadurch gekennzeichnet, dass ein dielektrisches Kontinuumsrechenverfahren zur Berechnung von Deskriptoren der kosmetischen Hilfsstoffe verwendet wird.