ES2789148B2 - Composicion cosmetica a base de grafeno - Google Patents
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Description
DESCRIPCIÓN
COMPOSICIÓN COSMÉTICA A BASE DE GRAFENO
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se encuadra dentro del sector cosmético. Más en particular, se refiere a una nueva composición cosmética a base de grafeno.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
El grafeno es un material de dos dimensiones a base de carbono con hibridación sp2. Se trata de una lámina de carbonos de un único átomo de espesor con los átomos dispuestos en un patrón regular hexagonal. Una lámina de grafeno presenta dimensiones laterales en el rango de nanómetros a micras.
Se ha estimado que el grafeno completamente exfoliado tiene una elevada área específica, de unos 2.650 m2/g.
Mientras que el grafeno sólo contiene carbono en su composición y su geometría es ideal, existen una serie de materiales bidimensionales relacionados que pueden considerarse derivados del grafeno. Estos materiales grafénicos relacionados incluyen grafenos con defectos estructurales y grafenos que contienen heteroátomos. Los defectos estructurales en grafenos pueden ser una o más vacantes de carbonos en la red y la presencia de anillos de cinco, siete o más miembros. Los heteroátomos pueden consistir en oxígeno, nitrógeno, azufre, boro u otros elementos. El porcentaje de heteroátomos dopantes puede variar entre valores muy bajos (de aproximadamente un 0.01% en peso) hasta el 60% en peso, siendo porcentajes habituales entre un 1% y un 5% en peso respecto al total.
Un caso especial de derivado de grafeno es el óxido de grafeno. El óxido de grafeno es también un material bidimensional, pero su contenido en oxígeno puede variar entre un 30% y un 60% en peso, siendo valores habituales alrededor del 50% en peso respecto al total. En el óxido de grafeno existen grupos oxigenados tales como grupos epóxidos, grupos hidroxilos y/o grupos carboxílicos, que son de fácil funcionalización. El óxido de grafeno se reduce fácilmente a un material con un contenido en oxígeno residual en torno al 10 % en peso respecto al total. Este tipo de óxido de grafeno es
conocido como óxido de grafeno reducido.
Se trata por tanto de un material con propiedades únicas, entre las que cabe destacar su casi completa transparencia a las radiaciones visibles, alta conductividad eléctrica y térmica, brillo metálico, elevado módulo de elasticidad y extraordinaria tenacidad a la rotura, entre otras.
Debido a sus óptimas propiedades, existen numerosas patentes referentes a invenciones basadas en el empleo de grafeno en muy diversas aplicaciones.
Así, por ejemplo, la solicitud KR20170106062 se refiere a una composición cosmética para la protección solar que comprende grafeno como ingrediente activo.
A su vez, la solicitud MX2017017077 se refiere a un proceso para la preparación de una crema cosmética que comprende adicionar óxido de grafeno como ingrediente activo.
La solicitud CN108030704 se refiere a un tinte para el cabello que comprende óxido de grafeno.
No se ha descrito hasta la fecha, sin embargo, ninguna invención con los atributos del producto cosmético objeto de la presente solicitud de patente.
Dicha composición cosmética surge del interés de los consumidores por adquirir productos de calidad, buscando ingredientes cada vez más eficaces, seguros, puros y sin alérgenos.
El objeto de la invención resuelve esta necesidad, presentando propiedades únicas frente a otras composiciones cosméticas conocidas en el estado de la técnica.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Es, por tanto, objeto de la invención una composición cosmética caracterizada por que comprende entre un 0.05% y un 15% en peso, y más preferentemente entre un 1% y un 5% en peso de un derivado de grafeno funcionalizado, preferentemente funcionalizado con al menos una molécula con carga positiva.
Como derivado de grafeno se entiende grafeno modificado o grafeno dopado.
De manera preferente, el grafeno dopado puede consistir en grafeno caracterizado por comprender al menos un heteroátomo seleccionado de un grupo que consiste preferentemente en oxígeno, nitrógeno, azufre y boro, así como cualquiera de sus combinaciones. El porcentaje de heteroátomos dopantes estará preferentemente comprendido entre un 0.01% y un 60% en peso, y más preferentemente entre un 1% y un 5% en peso respecto al total.
Asimismo, en una realización especialmente preferida de la invención, el derivado de grafeno será óxido de grafeno, con un contenido de oxígeno preferentemente comprendido entre un 30 y un 60% en peso, u óxido de grafeno reducido, con un contenido de óxido preferentemente comprendido entre un 5 y un 20% en peso.
Es asimismo objeto de la invención un producto cosmético caracterizado por que comprende la composición cosmética anteriormente descrita. De manera preferente, dicho producto cosmético puede consistir en un producto capilar, preferentemente un champú o un acondicionador.
Se ha demostrado que la aplicación de la composición cosmética reivindicada en el cabello ofrece numerosas ventajas, como son la protección térmica del cabello, el aporte de brillo, el mantenimiento del color y la limpieza del cabello durante más tiempo o la capacidad antirrotura y de regeneración del cabello. En una realización particular en la que el grafeno se encuentre funcionalizado con carga positiva, las propiedades anteriores se verán optimizadas, ya que el cabello dañado se caracteriza por tener carga negativa y, por tanto, la afinidad por el mismo será mayor. En concreto, la cutícula capilar está formada por aminoácidos aniónicos y esto genera que el cabello presente una carga mayoritariamente de signo negativo. Al dañarse o perderse la cutícula, los cabellos se vuelven más reactivos, los aminoácidos adquieren carga negativa y aparecen los efectos indeseables de encrespamiento, fragilidad y pérdida de brillo y/o color.
En realizaciones preferentes de la invención, las moléculas introducidas en el grafeno para su funcionalización, además de dotar de carga positiva al grafeno, tendrán la
capacidad de interaccionar selectivamente con los aminoácidos del cabello, como la cisteína, mejorando las propiedades del producto cosmético.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Como se ha descrito anteriormente, el objeto de la invención se refiere a una composición cosmética caracterizada por que comprende entre un 0.05% y un 15% en peso de un derivado de grafeno funcionalizado, preferentemente funcionalizado con al menos una molécula con carga positiva. Dicha molécula de carga positiva puede consistir en una molécula de bajo peso molecular (preferentemente inferior a 200 g/mol), pero también puede consistir en al menos un oligómero y/o polímero.
De manera preferente, la molécula con carga positiva puede seleccionarse de un grupo que consiste en un catión de amonio cuaternario, un catión fosfonio, un catión sulfonio, un catión derivado del grupo amina, un catión guanidinio y un catión derivado del grupo imina, así como cualquiera de sus derivados y combinaciones.
En una realización particular de la invención, el grupo funcional introducido en el grafeno será al menos una molécula de base nitrogenada preferentemente seleccionada de un grupo que consiste en colina, dietilentriamina, trietilentetramina, glucosamina y quitosano, así como cualquiera de sus combinaciones.
En realizaciones particulares de la invención, el grafeno funcionalizado puede comprender entre 1 y 25% en peso, y más preferentemente entre 8 y 15% en peso respecto al peso total de grafeno, de una molécula con carga positiva, siendo preferible que esta molécula sea una de las mencionadas en los párrafos anteriores.
La composición cosmética reivindicada podrá emplearse como base para la elaboración de productos cosméticos y preferentemente productos capilares como champús o acondicionadores, entre otros ejemplos.
De este modo, en una realización preferente de la invención en la que el producto cosmético consista en un champú basado en lauril sulfato, la fórmula del champú podrá comprender una suspensión acuosa de entre un 0.05% y un 15% en peso de un derivado de grafeno (grafeno modificado o grafeno dopado, preferentemente óxido de grafeno u óxido de grafeno reducido) funcionalizado, al menos un tensioactivo aniónico
(preferentemente lauril sulfato de sodio), en un porcentaje comprendido preferentemente entre un 15% y un 50% en peso y, preferentemente, al menos un ingrediente adicional seleccionado de un grupo que consiste en al menos un agente acondicionador, al menos un agente humectante, al menos un tensioactivo no iónico, al menos un tensioactivo anfótero, al menos un conservante, al menos un regulador de pH y al menos un agente suspensor, así como cualquiera de sus combinaciones.
En una realización especialmente preferida de la invención, el champú podrá comprender en porcentaje en peso respecto al total:
En otra realización particularmente preferente de la invención, la composición cosmética reivindicada podrá ser la base de un champú sin sulfatos. Este tipo de champús son productos especialmente ventajosos, al maximizar las propiedades de protección del color, siendo más respetuosos con la fibra capilar. En esta realización particular, el champú podrá comprender los mismos ingredientes que han sido descritos en la tabla anterior respecto a la composición de un champú basado en lauril sulfato, con la diferencia de que el tensioactivo podrá seleccionarse preferentemente entre:
• un 15 y un 50% y más preferentemente entre un 25 y un 35% en peso de un tensioactivo aniónico, preferentemente seleccionado de un grupo que consiste en sulfonato de alfa-olefina de sodio, lauril sulfosuccinato disódico, carboxilato de sodio, cocoil isetionato de sodio y lauril sarcosinato de sodio, así como cualquiera de sus combinaciones;
• un 0 y un 20% y más preferentemente entre un 15 y un 20% en peso de un tensioactivo anfótero preferentemente seleccionado entre cocoamidopropil betaína y cocoanfoacetato de sodio, o ambos;
• un 0 y un 20% y más preferentemente entre un 2 y un 7.5% en peso de un tensioactivo no iónico, preferentemente un alquilpoliglucósido seleccionado entre glucósido de coco, decil glucósido y lauril glucósido, así como cualquiera de sus combinaciones;
incluyéndose cualquier combinación de los tensioactivos anteriores.
La composición cosmética objeto de la invención se ha diseñado específicamente para que sea compatible con la fase acuosa de las formulaciones cosméticas. De este modo, el proceso de obtención del producto cosmético podrá basarse en un proceso convencional, que comprenda en una de sus etapas la adición de una suspensión acuosa de la composición reivindicada a base de al menos un derivado de grafeno funcionalizado.
En una realización particular en la que el producto cosmético sea un champú, el derivado de grafeno (grafeno modificado o grafeno dopado, preferentemente óxido de grafeno u óxido de grafeno reducido) funcionalizado podrá añadirse en una
suspensión acuosa obtenida preferentemente bajo agitación a una velocidad de entre 150 y 500 rpm y una temperatura de entre 20 y 25°C. El resto de componentes podrán añadirse siguiendo el orden habitual de los procesos convencionales de obtención de cada producto cosmético en particular.
Así por ejemplo, en el caso concreto en el que el producto cosmético sea un champú, el proceso podrá comprender:
(a) obtener una suspensión acuosa de un derivado de grafeno (grafeno modificado o grafeno dopado, preferentemente óxido de grafeno u óxido de grafeno reducido) funcionalizado mediante agitación a una velocidad de entre 100 y 500 rpm y una temperatura de entre 20 y 25°C;
(b) en caso de ser necesario, añadir el agente suspensor con agitación, preferentemente a una velocidad comprendida entre 100 y 500 rpm;
(c) opcionalmente, en caso de ser necesario por el tipo de agente suspensor empleado, añadir el regulador de pH hasta obtener un pH de entre 4 y 7;
(d) a continuación, añadir el conservante y al menos un tensioactivo seleccionado entre un tensioactivo no iónico y/o un tensioactivo anfótero;
(e) en caso de ser necesario, añadir el agente acondicionador y el emoliente;
(f) finalmente, ajustar el pH con un regulador de pH, hasta obtener un pH comprendido entre 4 y 7.
Las cantidades de cada compuesto podrán variar según los intervalos que han sido anteriormente descritos.
En otra realización particular de la invención, la composición cosmética podrá emplearse como base de un producto cosmético que puede consistir en una mascarilla o acondicionador. En este caso, la formulación podrá comprender una suspensión acuosa de entre un 0.05% y un 15% en peso de un derivado de grafeno (óxido de grafeno, óxido de grafeno reducido, grafeno dopado u otro grafeno modificado) funcionalizado y, preferentemente, al menos un ingrediente adicional seleccionado de un grupo que consiste en al menos un modificador reológico, al menos un conservante, al menos un humectante, al menos un emulsionante, al menos una fase grasa, al menos un agente acondicionador y al menos un regulador de pH, así como cualquiera de sus combinaciones.
De manera particular, el acondicionador podrá comprender en porcentaje en peso respecto al total:
El procedimiento de obtención de la formulación del acondicionador anteriormente descrita se caracteriza por que comprende:
(a) obtener una suspensión acuosa al menos un derivado de grafeno (grafeno modificado o grafeno dopado, preferentemente óxido de grafeno u óxido de grafeno reducido) funcionalizado mediante agitación a una velocidad de entre 100 y 500 rpm y una temperatura de entre 20 y 25°C;
(b) opcionalmente, calentar hasta una temperatura de 75 a 80°C;
(c) añadir al menos un conservante, al menos un humectante/emoliente y al menos un modificador reológico, dando lugar a una primera fase;
(d) en un recipiente separado, preparar una segunda fase, oleosa, mediante la mezcla de al menos un emulsionante y la fase grasa, como factor de consistencia. Esta segunda fase oleosa se calienta preferentemente hasta una temperatura de entre 75 y 80°C;
(e) cuando ambas fases se encuentran a la misma temperatura, se mezclan con agitación hasta obtener una emulsión;
(f) una vez obtenida la emulsión, se procede a su enfriamiento, también bajo agitación, hasta temperatura ambiente, preferentemente entre 20 y 30°C;
(g) finalmente, se ajusta el pH con un regulador de pH, preferentemente hasta un pH de 3.5 a 5, y más preferentemente de 4.5.
Con objeto de probar la eficacia del objeto de la invención se llevaron a cabo una serie de ensayos que se compararon con un blanco. A continuación, se resumen los resultados de los métodos de evaluación probados:
1. Panel de expertos
Un número de individuos definido evaluaron los tratamientos de mechones de cabello natural y teñido tras el tratamiento con dos productos cosméticos (un champú y un acondicionador, según han sido anteriormente descritos). Para cada uno de los tratamientos, respondieron a una serie de preguntas (variables) que incluían la percepción durante la aplicación del producto, acabado en húmedo, acabo en seco y percepción general del tratamiento.
Los tratamientos se llevaron a cabo comparando un blanco (0) con dos tipos de productos cosméticos, GC y GD: •
• GC - caracterizado por comprender entre un 1 y un 5% en peso de óxido de grafeno obtenido por oxidación química por el método de Hummers-Offeman, con un 58% en peso de contenido en carbono modificado por reacción con un peso idéntico de quitosano de un grado de desacetilación superior al 85%, mediante reacción a temperatura ambiente (20-25°C) en medio acuoso durante 5
• GD - caracterizado por comprender entre un 1 y un 5% en peso de óxido de grafeno obtenido por oxidación química por el método de Hummers-Offeman con un 58% en peso de contenido en carbono modificado por reacción con un peso equivalente de dietilentriamina (DETA) por reacción a temperatura ambiente (20-25°C) en medio acuoso durante 5 h.
Como resultado del panel de expertos, todos los participantes eligieron los tratamientos con las moléculas GC y/o GD frente al blanco, reportando mejor peinabilidad, suavidad, encrespamiento y protección del color durante la aplicación de las fórmulas y tras los acabados en seco y húmedo.
2. Evaluación de la pérdida de color
Para evaluar la protección del color, se procedieron a teñir mechas de cabello rubio a un tono rojizo C5.6 con tinte para cabello. Los cabellos se dejaron 30 minutos con el tinte y, a continuación, se aclararon con un champú control.
Antes de realizar los tratamientos se realizó una medida inicial del color con un espectofotómetro de tipo Konica Minolta. Las medidas se realizaron en la escala CIE 1976 L*a*b y se tomó como referencia para evaluar las diferencias de color el valor obtenido mediante la siguiente fórmula:
Tras aplicar los diferentes tratamientos durante 10 lavados consecutivos, las diferencias fueron significativas para la protección del color, siendo especialmente evidentes con el producto GD, que se corresponde con el óxido de grafeno modificado con DETA. En particular, el valor de AE fue de 27 para GC, 25 para GD y 32 para el blanco. En este sentido, es importante señalar que cuanto menor es el valor de AE, menor es la pérdida de color.
3. Evaluación de la peinabilidad
Mediante un dinamómetro de gran precisión se colocó un soporte para fijar un mechón
de cabello y un peine. Sobre los mechones tratados se observó y evaluó la diferencia de fuerza requerida en cada caso. En productos con bajo nivel de acondicionamiento se encontraron altos valores de resistencia al pasar el peine sobre el mechón, mientras que para productos muy acondicionadores se pudo observar cómo la fuerza se reducía significativamente.
Estos valores de fuerza se extrapolaron y se relacionaron con la suavidad del cabello.
En los productos que requieren menos fuerza, el cabello se encuentra más cuidado, ya que el cepillado es más sencillo y el cabello se rompe menos.
Para los cabellos en los que se aplicaron los tratamientos con óxido de grafeno funcionalizado se obtuvieron unos valores de fuerza más bajos que en el caso del tratamiento control, lo que nos indica que tiene un efecto acondicionador en el cabello que mejora la peinabilidad y por tanto reduce la rotura de éste.
Claims (16)
1. Una composición cosmética caracterizada por que comprende entre un 0.05 y un 15% en peso de un derivado de grafeno funcionalizado que consiste en óxido de grafeno, con un contenido de oxígeno comprendido entre un 30 y un 60% en peso, u óxido de grafeno reducido, con un contenido de oxígeno comprendido entre un 5 y un 20% en peso.
2. Composición cosmética de acuerdo con la reivindicación 1, donde dicho derivado de grafeno se encuentra funcionalizado con al menos una molécula con carga positiva seleccionada de un grupo que consiste en un catión de amonio cuaternario, un catión fosfonio, un catión sulfonio, un catión derivado del grupo amina, un catión guanidinio y un catión derivado del grupo imina, así como cualquiera de sus derivados y combinaciones.
3. Composición cosmética de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, donde dicho derivado de grafeno se encuentra funcionalizado con al menos una molécula de base nitrogenada seleccionada de un grupo que consiste en colina, dietilentriamina, trietilentetramina, glucosamina y quilosano, así como cualquiera de sus combinaciones.
4. Producto capilar que consiste en un champú caracterizado por que comprende una composición cosmética de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en suspensión acuosa y entre un 15 y un 50% en peso de al menos un tensioactivo aniónico.
5. Producto capilar de acuerdo con la reivindicación 4 caracterizado por que comprende al menos un ingrediente adicional seleccionado de un grupo que consiste en al menos un agente acondicionador, al menos un agente humectante, al menos un tensioactivo no iónico, al menos un tensioactivo anfótero, al menos un conservante, al menos un regulador de pH y al menos un agente suspensor, así como cualquiera de sus combinaciones.
6. Producto capilar de acuerdo con la reivindicación 4 o 5, donde el tensioactivo aniónico es lauril sulfato de sodio.
7. Producto capilar de acuerdo con la reivindicación 4 o 5, donde el tensioactivo aniónico es seleccionado de un grupo que consiste en sulfonato de alfa-olefina de sodio, lauril sulfosuccinato disódico, carboxilato de sodio, cocoil isetionato de sodio y lauril sarcosinato de sodio, así como cualquiera de sus combinaciones.
8. Producto capilar caracterizado por que comprende una composición cosmética de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 y entre un 0 y un 20% en peso de un tensioactivo anfótero seleccionado entre cocoamidopropil betaína y cocoanfoacetato de sodio.
9. Producto capilar caracterizado por que comprende una composición cosmética de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 y entre un 0 y un 20% en peso de un tensioactivo no iónico seleccionado de un grupo que consiste en glucósido de coco, decil glucósido y lauril glucósido, así como cualquiera de sus combinaciones.
10. Producto capilar que consiste en un acondicionador caracterizado por que comprende una composición cosmética de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en suspensión acuosa y al menos un ingrediente adicional seleccionado de un grupo que consiste en al menos un modificador reológico, al menos un conservante, al menos un humectante, al menos un emulsionante, al menos una fase grasa, al menos un agente acondicionador y al menos un regulador de pH, así como cualquiera de sus combinaciones.
11. Proceso de obtención de un producto cosmético de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 9 caracterizado por que comprende:
(a) obtener una suspensión acuosa del derivado de grafeno funcionalizado mediante agitación a una velocidad de entre 100 y 500 rpm y una temperatura de entre 20 y 25°C;
(b) a continuación, añadir al menos un conservante y al menos un tensioactivo seleccionado entre un tensioactivo no iónico y/o un tensioactivo anfótero;
(c) finalmente, ajustar el pH con un regulador de pH, hasta obtener un pH comprendido entre 4 y 7.
12. Proceso de acuerdo a la reivindicación 11, caracterizado por que comprende añadir al menos un agente acondicionador y al menos un emoliente, tras la adición del
conservante y tensioactivo.
13. Proceso de obtención de un producto cosmético de acuerdo a la reivindicación 10 caracterizado por que comprende:
(a) obtener una suspensión acuosa del derivado de grafeno funcionalizado mediante agitación a una velocidad de entre 100 y 500 rpm y una temperatura de entre 20 y 25°C;
(b) añadir al menos un conservante, al menos un humectante y al menos un modificador reológico, dando lugar a una primera fase;
(c) en un recipiente separado, preparar una segunda fase, oleosa, mediante la mezcla de al menos un emulsionante y una fase grasa;
(d) calentar la fase oleosa hasta una temperatura de entre 75 y 80°C;
(e) una vez la primera fase y la segunda fase se encuentran a la misma temperatura, mezclar ambas fases hasta obtener una emulsión;
(f) a continuación, la emulsión se enfría hasta temperatura ambiente, de entre 20 y 30°C;
(g) finalmente, se ajusta el pH con un regulador de pH hasta un pH de 3.5 a 5.
14. Proceso de acuerdo a la reivindicación 13, caracterizado por que comprende una etapa adicional de calentamiento de la suspensión acuosa de un derivado de grafeno funcionalizado hasta una temperatura de 75 a 80°C de manera previa a la adición del conservante, humectante y modificador reológico.
15. Uso de una composición cosmética de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 para fabricar un producto capilar.
16. Uso de una composición cosmética, de acuerdo a la reivindicación 15, donde dicho producto capilar consiste en un champú o un acondicionador.
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