إنشاء نظام مضاد للتآكل في منتجات العناية الشخصية
يجب أن يراعي تصميم نظام مقاومة التآكل عاملين بالغَي الأهمية: السلامة وفعالية مقاومة التآكل. ويمكن لنظام جيد لمقاومة التآكل أن يحقق توازناً مثالياً بين هذين العاملين، ضامناً بذلك السلامة والأداء الفعال في مقاومة التآكل.
فيما يلي وصف وتحليل موجز لبعض المواد الحافظة الحديثة.
√ 1,2 ثنائي الذرات الكحول
تتمثل آلية التعقيم بشكل أساسي في فقدان نفاذية نظام الغشاء الميكروبي (مثل ذوبان الدهون وتشويه البروتين، وما إلى ذلك).
أما المواد الشائعة الاستخدام فهي 1,2-بروبانيديول، و1,2-بنتانيديول، و1,2-هيكسانيديول، و1,2-أوكتانيديول، و1,2-ديكانيديول.
يزداد التأثير المبيد للجراثيم لهذه المركبات مع ازدياد عدد ذرات الكربون، بينما تقل قابليتها للذوبان في الماء. كما يزداد تهيجها مع ازدياد عدد ذرات الكربون.
الترتيب حسب كفاءة التعقيم: 1,2-بروبانيديول
ترتيب المواد حسب درجة الأمان: 1,2-بروبانيديول > 1,2-بنتانيديول > 1,2-هكسانيديول > 1,2-أوكتانيديول > 1,2-ديكانيديول
√ إستر ذو سلسلة كربونية قصيرة يحتوي على بنية 1،2-ثنائي هيدروكسي
آلية العمل المبيد للجراثيم: يحتوي على مجموعات محبة للماء وكارهة للماء، والتي ترتبط بالمجموعات المحبة للماء والكارهة للماء على بنية الطبقة الثنائية للفوسفوليبيد في غشاء الخلية، مما يؤدي إلى تحلل نظام غشاء الخلية، وبالتالي قتل البكتيريا.
ومن المواد الشائعة الاستخدام: أوكتانوات الجلسرين، وأونديكانوات الجلسرين، وأوكتانوات السوربيتان، وإيثيل هكسيل جلسرين، ولورات الجلسرين، وأوكتانوات بولي جلسرين-3، إلخ.
√ حمض عضويوأملاحها
آلية العمل: يتولد هذا الحمض الضعيف من خلال التأين والتحلل المائي في المحاليل المائية. عند مستويات حموضة منخفضة، يُظهر هذا المُحافظ أقصى فعالية في تثبيط نمو البكتيريا، وذلك باختراقه غشاء الخلية بسهولة. عند دخوله الخلايا، يتفكك إلى بروتونات وأيونات سالبة مشحونة في ظروف حموضة عالية، ويتراكم داخل الخلية نتيجةً لمحدودية نفاذية الغشاء. تنتشر جزيئات المُحافظ باستمرار داخل الخلية حتى الوصول إلى حالة التوازن، مما يُسبب اختلالًا في توازن أيونات الهيدروجين. يُؤدي هذا إلى تعطيل استتباب الحموضة داخل الخلية، ويُحفز تراكم الأنيونات السامة، وبالتالي تثبيط العمليات الأيضية الخلوية الأساسية اللازمة لتحقيق تثبيط فعال لنمو البكتيريا.
من أكثرها استخداماً سوربات البوتاسيوم، بنزوات الصوديوم، ديهيدروأسيتات الصوديوم، حمض الساليسيليك، ثنائي أسيتات الصوديوم، أسيتوأسيتات الصوديوم، حمض الأوكتانويك، حمض الشمر، إلخ.
في ظل انخفاض درجة الحموضة، تكون درجة تفكك الأحماض العضوية منخفضة، ويكون محتوى الأحماض العضوية في حالتها الجزيئية (المادة الفعالة الحافظة) مرتفعًا نسبيًا. ومع ذلك، فإن معظم تركيبات منتجات العناية بالبشرة مصممة لدرجة حموضة تتراوح بين 5 و7، ولا تكون المادة الفعالة الحافظة فعالة بشكل كافٍ في هذا النطاق.
√ مستخلص ذو خصائص حافظة
ومن المواد الشائعة الاستخدام مستخلص لحاء الماغنوليا، ومستخلص ثمار الجريب فروت، ومرشح منتج تخمير الخميرة.
ما هي العوامل التي تؤثر على فعالية المواد الحافظة؟
♦ قيمة الرقم الهيدروجيني
يؤثر تغير قيمة الرقم الهيدروجيني على تفكك المادة الحافظة من الأحماض العضوية وعلى فعاليتها. فعلى سبيل المثال، يكون مركب 2-برومو-2-نيترو-1،3-بروبانيديول مستقرًا جدًا عند الرقم الهيدروجيني 4، لكن فعاليته تستمر لمدة عام عند الرقم الهيدروجيني 6، ولمدة بضعة أشهر فقط عند الرقم الهيدروجيني 7.
♦ الجسيمات الصلبة والهلاميات
تحتوي بعض مستحضرات التجميل على الكاولين، وسيليكات الألومنيوم والمغنيسيوم، وجزيئات مسحوقية أخرى قادرة على امتصاص المواد الحافظة، مما يقلل من فعاليتها. مع ذلك، لا تقتصر وظيفة بعض المواد الماصة على ربط المواد الحافظة فحسب، بل تعمل أيضاً على احتجاز البكتيريا، مما يسمح للمواد الحافظة بالعمل بكفاءة أكبر في البيئات ذات التركيز العالي. كما أن دمج المواد الحافظة مع هلامات البوليمر القابلة للذوبان في الماء يقلل من تركيز المواد الحافظة الحرة في التركيبة، مما يؤثر سلباً على فعاليتها.
♦ تأثير المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية على الذوبان
إن تعطيل المواد الحافظة بواسطة المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية القابلة للذوبان في الزيت (HLB=3-6) يكون أكبر من تعطيلها بواسطة المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية القابلة للذوبان في الماء ذات قيمة HLB أعلى.
♦ تأثير تدهور المواد الحافظة
هناك بعض العوامل التي قد تؤثر على تدهور المواد الحافظة، مما يقلل من فعاليتها. على سبيل المثال، الضوء والحرارة.
♦ بالإضافة إلى ذلك، فإن وجود المنكهات وعامل التخليب سيؤثر على نشاط المادة الحافظة بدرجات متفاوتة.
فيما يلي تحليل موجز لعدة أنظمة بسيطة:
◊ نظام الزيت في الماء:
نظام حفظ بسيط بدون إطلاق الفورمالديهايد:
إستر هيدروكسي بنزيل MP: 0.2%، إستر هيدروكسي بروبيل PP: 0.1%، فينوكسيل إيثانول PE: 0.3%. (هذا النظام أكثر أمانًا، وغير مهيج، وفعال من حيث التكلفة، ومقبول على نطاق واسع).
◊ نظام خالٍ من المواد الحافظة القائمة على البارابين:
أوكتيل جليسريد: 0.08%، كلورفينامين إيثيل إيثر: 0.15%، فينوكسي إيثانول: 0.3%
◊ نظام مواد حافظة بدون مفهوم المواد المضافة الحافظة:
أوكتيل جليسريد: 0.1%، 1،2-هكسانيديول: 0.5%، 2-هيدروكسي أسيتوفينون: 0.3%
إستر السوربيتان: 0.8%، 1،2-بنتانيديول: 2%، حمض الأوكتانويك (محتوى 7-8%): 0.5%
◊ أنظمة خلاصة شفافة وقائمة على الماء:
المواد الحافظة المتوفرة هي باراهيدروكسي أسيتوفينون، وحمض الكابريليك هيدروكساميك، و1،2-دوديكانيديول، و1،2-بنتانيديول، إلخ.
ملخص موجز
تُعدّ المواد الحافظة الرئيسية المستخدمة في مستحضرات التجميل هي إيزوثيازولينون، وإيميدازوليدينيل يوريا، وIPBC، والبارابين، وحمض البنزويك، وحمض السوربيك، وأملاحها. ومع تطور صناعة مستحضرات التجميل، أصبحت تركيباتها أكثر تعقيدًا، وتزايدت متطلبات المواد الحافظة. لذا، لا يزال البحث عن مواد حافظة واسعة النطاق، عالية الفعالية، ومنخفضة السمية، من أهمّ محاور البحث في هذا المجال.