DE19630176C2

DE19630176C2 - Kosmetische und pharmazeutische Mittel, gebildet durch eine nach dem Phaseninversionsverfahren erzeugte W/O/W-Emulsion

Info

Publication number: DE19630176C2
Application number: DE1996130176
Authority: DE
Inventors: Marita Moeritz
Original assignee: Dr Babor GmbH and Co
Current assignee: Dr Babor GmbH and Co
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1996-07-26
Publication date: 2000-11-02
Anticipated expiration: 2016-07-27
Also published as: DE19630176A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf kosmetische und pharmazeuti sche Mittel, gebildet durch eine nach dem Phaseninversions verfahren erzeugte W/O/W-Emulsion.

Multiple Emulsionen stellen ein interessantes Emulsionssy stem für die Verwendung in der Kosmetik dar. Sie sind Emul sionen, die in der inneren Emulsionsphase kleinere Tropfen einer Flüssigkeit enthalten, die entweder der kontinuierli chen externen Phase entspricht oder ihr ähnlich ist. Man kann zwei Grundtypen unterscheiden, die Öl-in-Wasser-in-Öl- (O/W/O)Emulsionen und die Wasser-in-Öl-in-Wasser- (W/O/W)Emulsionen. Für den Einsatz in der Kosmetik ist der W/O/W-Emulsionstyp interessant. Der O/W/O-Emulsionstyp ist aufgrund des hohen Fettgehaltes und des damit verbundenen Hautgefühls und Auftrageverhaltens für die kosmetische An wendung ungeeignet. Durch seinen Aufbau stellt der W/O/W- Typ eine Zwischenstufe aus den herkömmlichen O/W- und W/O- Emulsionen dar. Der entscheidende Vorteil einer W/O/W- Emulsion gegenüber anderen Emulsionstypen ist die Kombination der anhaltenden und feuchtigkeitsspendenden Wirkung einer W/O-Emulsion mit dem angenehmen und leichten Hautgefühl einer O/W-Emulsion. Da die äußere Phase wäßrig ist, tritt ein sofortiger Kühleffekt und ein feuchtigkeitsspendender Effekt ein. Die interne Wasserphase ermöglicht eine anhaltende Hydratation. Ein weiterer Vorteil einer W/O/W-Emulsion gegenüber einer W/O-Emulsion ist die geringere Viskosität und die damit verbundene leichte und schnelle Verteilbarkeit. Sie ist nicht klebrig und hinterläßt ein angenehmes Hautgefühl. Insgesamt werden bei der Applikation der multiplen Emulsion neuartige, positive Effekte im sensorischen Bereich hervorgerufen.

Die Herstellung multipler Emulsionen kann mit dem sogenannten Einstufen- oder dem Zweistufenverfahren erfolgen. Die zweistufigen Verfahren wurden bereits mehrfach beschrieben (in der DE-PS 41 36 699 sowie von K. Stickdorn et al. in "Parfümerie und Kosmetik" 1994, Nr. 12).

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird insbesondere das einstufige Phaseninversionsverfahren angewandt, das bereits in der DE 43 43 833 A1 beschrieben wird. Gemäß dieser DE-OS werden ethoxylierte Fettsäuren, insb. PEG-Stearat, mit bis zu 200 Ethoxylierungseinheiten als Emulgatoren für relativ wasserreiche Emulsionen mit polaren pflanzlichen Ölen als Hauptkomponente der Ölphase verwendet, zusammen mit bis zu 5% Elektrolyt in der Wasserphase sowie ein oder mehrere Stabilisatoren. In der Praxis zeigte sich, daß vornehmlich die Rizinusöl enthaltenden Mischungen stabile multiple Emulsionen bilden, während die übrigen angegebenen Mi schungsbeispiele zur Bildung von O/W-Emulsionen neigen.

Ziel der vorliegenden Erfindung war es daher, Mischungen und Verfahrensbedingungen zur Erzielung stabiler multipler Emulsionen vorzusehen unter Anwendung eines speziellen Emulgators oder Emulgatorgemisches in Kombination mit kos metisch geeigneten Ölen, besonders solchen nativen Ur sprungs.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein kosmetisches und pharmazeutisches Mittel, gebildet durch eine nach dem Phaseninversionsverfahren erzeugte W/O/W-Emulsion gelöst, die die folgenden Bestandteile aufweist:

a) mindestens einen nichtionogenen, ethoxylierten Emul gator vom Typ PEG-Phytosterin mit 5 bis 26 Ethoxylie rungseinheiten, der einen Trübungspunkt zwischen 50 und 110°C und einen HLB-Wert < 10 aufweist;
b) Öle mit mindestens 5 Gew.-% (bezogen auf die Gesamt emulsion) Komponenten, die eine Polarität < 20 mN/m und einen EHLB-Wert < 10 aufweisen;
c) die Viskosität der Emulsion beeinflussende Stabili satoren auf der Basis von Mischungen polarer Wachse und/oder organischen Hydrogelbildnern;

sowie ggf. für die Formulierung dermal applizierbarer Prä parate übliche Additive, wobei der Anteil der Ölphase an der Emulsion maximal 35% beträgt.

Weitere Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Patentansprüchen.

Die Phaseninversion ist ein häufig in der Praxis angewandtes Verfahren zur Emulsionsherstellung. Im allgemeinen wird sie zur Herstellung von O/W-Emulsionen eingesetzt. Solche Emulsionen zeichnen sich durch eine besonders kleine Tropfengröße aus. Außerdem weisen sie eine hohe Langzeitstabilität auf. Es gibt zwei Möglichkeiten, eine O/W-Emulsion mit Hilfe der Phaseninversion herzustellen:

- Erhöhung des Phasenvolumens, bis eine Inversion auftritt;
- Temperaturerhöhung bis zur Phaseninversionstemperatur (PIT).

Wenn eine Emulsion mit der PIT hergestellt wird, ist die PIT der entscheidende Herstellungsparameter. Eine bei Raumtemperatur existierende O/W-Emulsion kann bei Temperaturanstieg und nach Erreichen der PIT zur W/O- Emulsion invertieren. Bei Absenken der Temperatur unterhalb der PIT reinvertiert sie wieder zu einer O/W-Emulsion. Je höher die PIT liegt, desto stabiler ist die O/W-Emulsion bei Raumtemperatur. Ideal ist es, wenn die PIT zwischen 60-90°C liegt, jedoch mindestens 20°C über der Lagertemperatur und höchstens bei 110°C.

Shinoida stellte fest, daß bei nichtionogenen ethoxylierten Emulgatoren die PIT mit dem sog. Trübungspunkt korreliert (Shinoida, K.; Arai, H. In: Journal of Physical Chemicals 68 (1964), S. 3485). Lösungen von nichtionogenen Emulgatoren in Wasser werden beim Überschreiten einer bestimmten, scharf definierten Temperatur, die für das jeweilige Tensid charakteristisch ist, trüb. Der Trübungspunkt steigt mit zunehmenden Ethoxylierungseinheiten. Durch Salzzugabe kann der Trübungspunkt erniedrigt und durch Alkoholzugabe erhöht werden. Emulgatormischungen ermöglichen eine Einstellung eines bestimmten Trübungspunktes und damit auch der PIT.

Es konnte festgestellt werden, daß für W/O/W-Emulsionen ein HLB-Wert von normalen O/W-Emulsionen (HLB < 10 für Emulgator und Öl) geeignet ist und somit die Ausrichtung des Emulgators bzw. die Balance zwischen Hydrophilie und Lipophilie ähnlich sein muß.

Eine erfindungsgemäße stabile W/O/W-Emulsion, welche mit dem Phaseninversionsverfahren hergestellt wird, zeichnet sich durch die oben genannte Zusammensetzung aus, wobei insbesondere zur Bestimmung der Polarität der Öle bzw. Ölkomponenten die Grenzflächenspannung des Öles oder der Ölphase gegenüber Wasser zugrundegelegt wird. Die Grenzflächenspannung gibt die Arbeit an, die aufgewendet werden muß, um die Oberfläche einer Flüssigkeit um 1 cm zu vergrößern. Dabei ist die Polarität eines Öles umso höher, je niedriger die Grenzflächenspannung gegenüber Wasser ist. Mit einer Ringmeßeinrichtung eines Digital-Tensiometers können Grenzflächenspannungen der Öle gegenüber Wasser ermittelt werden.

Als Stabilisatoren dienen insbesondere langkettige, gesättigte Fettalkohole (C₈-C₁₈) und/oder Glycerinstearate (Glycerinmono/distearate) und/oder organische Hydrogelbildner (Polyacrylate, Xanthan-Gum, Alginate usw.).

Sie beeinflussen die Viskosität der Emulsion und haben somit entscheidenden Einfluß auf die Stabilität.

Ein Phasenverhältnis von maximal 35% Öl zu 65% Wasser bietet die Möglichkeit, die günstigen sensorischen Effekte zu erzielen. Bevorzugt werden Mengenverhältnisse von Emulgator, Konsistenzgeber, Öl und entmineralisiertem Wasser entsprechend 1-8 : 2-10 : 5-32 : 50-92 (in Gewichtsprozenten). Insbesondere können Verhältnisse um etwa 3 : 7 : 20 : 70 gewählt werden.

Folgende Additive sind für die Formulierung einer kosmetischen Rezeptur zweckmäßig:

- Verwendung weiterer Ölkomponenten, von Spreitern und Emollients:
Um ein angenehmes Auftrageverhalten und ein optimales Hautgefühl zu erzielen, können weitere Ölkomponenten wie pflanzliche/tierische Öle und Fette, flüssige Wachsester, Fettsäureester, Paraffinöle und/oder Siliconöle eingesetzt werden.
- Verwendung von Feuchthaltemitteln:
Glycerin, Propylenglycol, Butylenglycol, Sorbit usw. werden eingesetzt, um Wasserverlust zu verhindern.
- Einsatz von Konservierungsstoffen und Antioxidantien:
Es können alle für Kosmetika geeigneten Konservierungsmittel und Antioxidantien eingesetzt werden.
- Einstellung des pH-Wertes:
Der pH-Wert kann hautfreundlich mit geeigneten Stoffen wie z. B. Natronlauge, Tromethamine oder Citronensäure auf einen Wert, entsprechend dem Säureschutzmantel der Haut, von pH 5 bis pH 6,5 eingestellt werden.
- Einarbeitung von Wirkstoffen:
Fett- und wasserlösliche Wirkstoffe können in die Fett- oder Wasserphase eingearbeitet werden.

Als Wirkstoffe dienen insbesondere die für Kosmetika nütz lichen Stoffe und Materialien. Selbstverständlich können aber auch therapeutisch nützliche Wirkstoffe in Form eines erfindungsgemäßen Mittels vorgesehen werden.

In Abwandlung der nachfolgenden Rezeptur für ein Basismit tel . . .

Inhaltsstoffe
Gewichtsangabe (%)
Emulgator	3
Konsistenzgeber	7
Öl	20
Wasser dem.	70

. . . können folgende weitere Rezepturbeispiele genannt wer den:

Lotion

Inhaltsstoffe
Gewichtsangabe (%)
AL=L<Teil A
@	PEG-10-Sojasterol	4,0
Glycerinmonostearat	4,0
Cetearylalkohol	3,0
Weizenkeimöl	7,0
Avocadoöl	7,0
Octyloctanoat	2,0
PCL-Liquid®	2,0
Konservierungsmittel	q. s.

AL=L CB=3<Teil B@@	Wasser dem.	ad 100
Butylenglycol	7,0
D-Panthenol 50 P®	1,0
Allantoin	0,1

AL=L CB=3<Teil C@@	Cyclomethicone	2,0
Antioxidantien	q. s.
Konservierungsmittel	q. s.
Parfüm	0,3

PCL-Liquid® besitzt folgende Zusammensetzung:
Cetearyl Octanoate (90%), Isopropyl Myristate (10%).
D-Panthenol 50 P® besitzt folgende Zusammensetzung:
Dexpanthenol (50%), Propylene Glycol (50%).

Feuchtigkeitscreme

Inhaltsstoffe
Gewichtsangabe
AL=L<Teil A
@	PEG-16-Sojasterol	4,0
Cetearylalkohol und Natriumcetearylsulfat	3,0
Bienenwachs	3,0
Rizinusöl	7,0
Weizenkeimöl	7,0
Decyl-Oleate	4,0
Phytosqualan	4,0
Konservierungsmittel	q. s.

AL=L CB=3<Teil B@@	Wasser dem.	ad 100
Glycerin	7,0
Hydroviton®	1,0
Na-D-Glucuronat	0,1
Carbomer	0,2
Hyaluronsäure	0,1
EDETA	0,05
Triethanolamin	0,2

AL=L CB=3<Teil C@@	Antioxidantien	q. s.
Konservierungsmittel	q. s.
Parfüm	0,3

Hydroviton® besitzt folgende Zusammensetzung:
Aqua (56,6%), Sodium Lactate (10%), Lactic Acid (5%), Gly cerin (5%), Serine (5%), Sorbitol (5%), Tea-Lactate (5%), Urea (5%), Sodium Chloride (1%), Lauryl-Diethylen diaminoglycine (0,1%), Allantoin (0,1%), Lauryl-Amino propylglycine (0,1%), Alcohol denat. (01,%).

Herstellung einer multiplen W/O/W-Emulsion

Für die Herstellung einer stabilen multiplen Emulsion mit einer optimalen Ausbeute an multiplen Tropfen nach dem Pha seninversionsverfahren ist insbesondere die optimale Phaseneinarbeitung zur Bildung von multiplen Tropfen zu beachten: Es hat sich gezeigt, daß die Phaseneinarbeitung von Wasserphase und Öl/Emulgatorphase zweckmäßigerweise direkt nach Erreichen der PIT der Emulsion bzw. des Trübungspunktes des Emulgators erfolgen sollte. Anschließend wird die Emulsion gerührt, wobei keine Scherkräfte in die Emulsion eingeführt werden dürfen, um den Prozeß der Phaseninversion nicht zu unterbrechen bzw. zu stören. Erst kurz vor der Erstarrungsgrenze der Stabilisatoren wird zur Erlangung der optimalen multiplen Teilchengrößen von 10-30 µm mit minimaler Schergeschwindigkeit homogenisiert. Die Temperaturführung ist bei der Anwendung des PIT-Verfahrens ein entscheidender Faktor für die Bildung multipler Tropfen. Sie wird jeweils unter Berücksichtigung der ermittelten PIT der Emulsion oder des Trübungspunktes des Emulgators festgelegt. Die Rührintensität wird durch zwei Aspekte bestimmt:

- Die Rührintensität muß mindestens so hoch sein, daß sich alle Komponenten vermischen. Grundsätzlich soll beim Rühren Lufteintrag vermieden werden, da dies zur Destabilisierung führen kann. Der Emulgator einer Emulsion kann sich an der Grenzfläche Luft/Flüssigkeit solcher Luftblasen anordnen.
- Die Rührintensität darf maximal so hoch sein, daß die Phaseninversion nicht gestört wird. Es dürfen keine Scherkräfte eingebracht werden. Durch Verwendung z. B. eines Schrägblattrührers wird das Einbringen von Scherkräften vermieden.

Die Homogenisierung sollte kurz vor den Erstarrungspunkten der Konsistenzgeber erfolgen. Die Homogenisierzeit richtet sich nach der gewünschten Teilchengröße von 10-30 µm und muß auf das jeweilige Homogenisiersystem übertragen werden.

Herstellungsbeispiel

Es wurden folgende Geräte eingesetzt:

Rührer RW 20 mit Schrägblattrührer
Homogenisierer Ultra Turrax T 25
Rührgefäß 500 ml Becherglas
Ansatz 200 g

Als Herstellungsverfahren diente das Heiß-Heiß-Verfahren.

Alle Substanzen wurden getrennt nach Teil A, B und C (siehe weiter oben angegebene Rezepturen) mit einer Analysenwaage auf 10 mg genau in ein Becherglas eingewogen. Teil A und Teil B wurden getrennt im Wasserbad auf mindestens 85°C erwärmt. Nach Erreichen der Temperatur wurde Teil A zu Teil B (oder umgekehrt) gegeben und mit dem Rührer bei einer Drehzahl von 200 U/min gemischt. Bei einer Emulsionstemperatur von 60°C wurde 12 Sekunden lang mit 8000-9500 U/min homogenisiert. Anschließend wurde bei einer Drehzahl des Rührers von 200-500 U/min bis auf 40°C heruntergekühlt. Schließlich wurde Teil C hinzugefügt und die Emulsion unter gleichen Rührbedingungen auf Raumtemperatur gebracht.

Claims

1. Kosmetische und pharmazeutische Mittel, gebildet durch eine nach dem Phaseninversionsverfahren erzeugte W/O/W- Emulsion mit den folgenden Bestandteilen:

a) mindestens einen nichtionogenen, ethoxylierten Emul gator vom Typ PEG-Phytosterin mit 5 bis 26 Ethoxylie rungseinheiten, der einen Trübungspunkt zwischen 50 und 110°C und einen HLB-Wert < 10 aufweist;
b) Öle, mit mindestens 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamt emulsion, Komponenten, die eine Polarität < 20 mN/m und einen EHLB-Wert < 10 aufweisen;
c) die Viskosität der Emulsion beeinflussende Stabilisatoren auf der Basis von Mischungen polarer Wachse und/oder organischen Hydrogelbildnern;

sowie ggf. für die Formulierung dermal applizierbarer Präparate übliche Additive;
wobei der Anteil der Ölphase an der Emulsion maximal 35% beträgt.

2. Mittel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Anteile von Emulgator, Konsistenzgeber, Öl und entmineralisiertem Wasser an der Emulsion in Gewichtsprozenten:
Emulgator 1-8%
Konsistenzgeber 2-10%
Öl 5-32%
Wasser 50-92%.

3. Mittel nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Phaseninversi onstemperatur der Zusammensetzung zwischen 60 und 90°C.

4. Mittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch langkettige, gesät tigte Fettalkohole und/oder Glycerin stearate und/oder organi sche Hydrogelbildner als Stabilisatoren.

5. Mittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch weitere Ölkomponen ten, Spreiter oder Emollients als Additive.

6. Mittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Feuchthaltemittel als Additive.

7. Mittel nach einem der vorangehenden Ansprüche gekennzeichnet durch Konservierungsmittel und Antioxidantien als Additive.

8. Mittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch pH-regulierende Zu sätze zur Einstellung des pH-Wertes der Emulsion auf Wer te im Bereich von pH 5 bis 6,5.

9. Mittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Größe der mul tiplen Teilchen der Emulsion von 10-30 µm.

10. Verfahren zur Herstellung einer Emulsion nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man Wasser- und Öl/Emulgatorphase auf die PIT der Emulsion aufheizt und unmittelbar ohne Einbringen merklicher Scherkräfte in die Emulsion und unter Vermeidung von Lufteintrag bis zur Er starrungsgrenze der Stabilisatoren unter Bildung von mul tiplen Tröpfchen mit einer Größe von 10-30 µm homogeni siert und die gebildete Emulsion abkühlen läßt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß während des Ab kühlvorganges Schrägblattrührer angewandt werden.