PHÂN BỐ KÍCH THƯỚC HẠT TRONG KEM CHỐNG NẮNG

PHÂN BỐ KÍCH THƯỚC HẠT TRONG KEM CHỐNG NẮNG VẬT LÝ VỚI HORIBA PARTICLE SIZE ANALYZERS (PSA)

1. Phân loại kem chống nắng:

Kem chống nắng là một sản phẩm mỹ phẩm quan trọng trong chăm sóc da, giúp bảo vệ da khỏi tác động có hại của tia UV. Có nhiều loại kem chống nắng khác nhau, được phân loại dựa trên các yếu tố khác nhau như thành phần hoạt chất SPF – Sun Protection Factor (SPF thấp 15-30, SPF trung bình 30 – 50 và SPF cao 50+), cơ chế bảo vệ (vật lý, hóa học), kết cấu sản phẩm (dạng kem, sữa, gel, xịt) hay theo loại da (kem chống nắng cho da dầu, da khô, da nhạy cảm,),…

Trong đó, khi lựa chọn kem chống nắng, người tiêu dùng thường quan tâm đến cơ chế bảo vệ của sản phẩm. Phân loại kem chống nắng theo cơ chế bảo vệ:

1.1 Kem chống nắng vật lý (mineral-based sunscreens)

Kem chống nắng vật lý (hay còn gọi kem chống nắng dạng khoáng, mineral-based sunscreens) sử dụng khoáng chất như kẽm oxit hoặc titanium dioxide để phản xạ tia UV ra khỏi bề mặt da.

1.2 Kem chống nắng hóa học (chemical sunscreens)

Kem chống nắng hóa học có chứa các hoạt chất được hấp thụ vào da để vô hiệu hóa tia UV thông qua việc hấp thụ và chuyển đổi tia UV thành nhiệt độ bằng các phản ứng hóa học. Các hoạt chất thường được dùng trong kem chống nắng hóa học là oxybenzone, avobenzone, octisalate.

Cơ chế hoạt động của hai loại kem chống nắng

3. Ưu nhược điểm của kem chống nắng hóa học và vật lý

Kem chống nắng vật lý	Kem chống nắng hóa học
Ưu điểm: An toàn hơn cho da nhạy cảm Thích hợp cho người có làn da nhạy cảm hoặc dễ bị kích ứng, vì các thành phần thường nhẹ nhàng và ít gây kích ứng. Bảo vệ ngay lập tức: Sản phẩm vật lý bao gồm kẽm oxit và titanium dioxide, ngay lập tức bảo vệ da khỏi tác động của tia UV bằng cách phản xạ chúng. Không gây tác động xấu cho môi trường: Không có các hợp chất hóa học có thể gây hại cho môi trường.	Ưu điểm: Mỏng và không gây trắng da: Thường có kết cấu mỏng và nhẹ, không để lại lớp màng bạc trắng trên da như các sản phẩm vật lý. Phổ biến trên thị trường: Đa dạng mẫu mã, dễ dàng lựa chọn để sử dụng. Dễ thẩm thấu vào da, thấm nhanh và nhẹ: Da hấp thụ kem chống nắng hóa học nhanh hơn và kem kem để lại cảm giác nhẹ nhàng hơn trên da sau khi thoa.
Nhược điểm: Cảm giác dày, nặng mặt và trắng da: Sản phẩm vật lý thường dày hơn và để lại lớp màng bạc trắng trên da, điều này sẽ làm một số người tiêu dùng khó chịu, đặc biệt với những làn da bị nhiều mụn. Có thể cản trở quá trình tán kem và thẩm thấu sản phẩm khác: Lớp màng trắng có thể làm cho việc tán kem nền và các sản phẩm mỹ phẩm khác trở nên khó khăn.	Nhược điểm: Gây kích ứng và dị ứng: Có thể gây kích ứng cho làn da nhạy cảm hoặc người có tiền sử về dị ứng da. Tương tác với da: Các hợp chất hóa học có thể tương tác với da, gây ra các vấn đề như sưng đỏ hoặc kích ứng da. Sự tản nhiệt của kem có thể làm trầm trọng tình trạng nám da. Có thể chứa các hợp chất không an toàn cho sức khỏe: Một số thành phần hóa học có thể có tác động xấu cho sức khỏe người dùng hoặc môi trường.

Kem chống nắng gốc khoáng đã trở nên phổ biến nhờ khả năng phân tán tia cực tím (UV) tuyệt vời mà không gây kích ứng da như kem chống nắng hóa học.

Trong số 18 hoạt chất được Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) phê duyệt cho các sản phẩm kem chống nắng (per 21 CFR Part 352), chỉ có hai thành phần là khoáng chất. Đặc biệt, oxit kẽm (ZnO) hoạt động tốt hơn so với titan dioxide (TiO2) vì kẽm oxit vẫn ổn định ở nhiệt độ cao và ở độ pH trung tính, bao phủ phổ bức xạ tia cực tím rộng và thậm chí còn có khả năng kháng khuẩn nhẹ [1].

Tuy nhiên, sự an toàn và hiệu quả của oxit kẽm phụ thuộc vào kích thước. Kẽm oxit ở phạm vi kích thước micromet có hệ số chống nắng (SPF) thấp hơn so với kích thước nanomet [2]. ZnO có kích thước micron cũng có xu hướng để lại một lớp nền trắng trên da, làm giảm tính thẩm mỹ đối với người tiêu dùng. Các hạt oxit kẽm có kích thước 200 nanomet hoặc nhỏ hơn hầu như trong suốt [3], nhưng các hạt nano thường không được ưa chuộng do khả năng thâm nhập của hạt vào vùng da được thoa kem.

Khi kích thước hạt oxit kẽm giảm, yêu cầu sử dụng các vật liệu phủ ZnO như silicon hoặc axit béo sẽ tăng lên. Lớp phủ này đóng vai trò hỗ trợ phân tán các hạt ZnO và tạo ra rào cản cho sự tương tác giữa hạt và da khi sử dụng. Việc lựa chọn các chất phụ gia có thể giảm thiểu hoặc làm trầm trọng thêm sự kết tụ của các hạt, ảnh hưởng đến thời hạn sử dụng của các sản phẩm chống nắng.

Xây dựng công thức kem chống nắng đòi hỏi bộ phận RD phải theo dõi kích thước hạt của cả thành phần hoạt tính chống nắng trong kem (TiO2, ZnO) và các thành phần khác để duy trì hiệu quả và độ an toàn như mong muốn, đồng thời ngăn các hoạt chất xâm nhập sâu vào da.

2. Phân tích PSD trong kem chống nắng vật lý

2.1 Chuẩn bị

Ba loại kem chống nắng zinc oxit gốc dầu được phân tích bằng Máy phân tích kích thước hạt nhiễu xạ laser Partica LA-960V2.

mẫu kem chống nắng phân tích bằng máy đo kích thước hạt horiba la 960v2

Trong đó:

Mẫu A: Kem chống nắng B đã quá hạn sử dụng, bị tách pha rõ rệt có thể thấy bằng mắt.
Mẫu B: Kem chống nắng dạng
Mẫu C: Kem chống nắng có kết cấu đặc hơn

Cả 3 mẫu này trên nhãn dán được claim là kem chống nắng chống nước, gốc dầu và “non-nano” zinc oxide.

Mẫu kem chống nắng được phân tích bằng Máy đo kích thước hạt HORIBA LA – 960V2

Refractive Index: 2.00 | Imaginary (absorption): 0.1i
Sample data acquisition times: 50000
Dispersant fluid – Mineral Spirits

máy phân tích kích thước hạt HORIBA LA-960V2

2.2 Kết quả phân tích

Kem chống nắng A (màu đỏ) có 2 đỉnh cao, với Dv50 là 90 nm đối với hạt mịn và Dv50 là 3,76 µm đối với hạt thô (to hơn). Hệ bị tách thành 2 pha với phân bố cỡ hạt nằm ở 2 vùng (như hình). Đây là kết quả đại diện cho các mẫu có hệ phân bố không ổn định.

So với mẫu A thì kem chống nắng B (đen) có phân bố nhị thức (bimodal distribution), một peak (Dv50 = 80 nm) và peak nhị thức (bimodal peak, Dv50 là 1,35 µm và 12,51µm).

Cuối cùng, mẫu kem chống nắng C (màu xanh lá cây) cũng thể hiện sự phân bố lưỡng kim (Dv50 là 80 nm và 0,76 µm). Tất cả ba mẫu đều thể hiện các đỉnh nằm trong phạm vi từ 30 nm đến 300nm. Khoảng phân bố kích thước hạt này (khoảng 30nm) có thể là các hoạt chất, oxit kẽm, trong khi đó, các thành phần còn lại của công thức kem chống nắng có phân bố cỡ hạt lớn hơn, trên 300 nm.

Lưu ý: kỹ thuật nhiễu xạ laser của máy HORIBA LA – 960V2 báo cáo kết quả phân tích kích thước hạt theo đường kính tương đương hình cầu và phân bố cỡ hạt (PSD) theo thể tích. Khi phần mềm LA – 960V2 chuyển đổi toán học từ thể tích sang số, cả ba mẫu đều có hơn 50% hạt có kích thước nhỏ hơn 100 nm. Theo quy định của EC, tất cả các mẫu có bán trên thị trường này đều sẽ được coi là “vật liệu nano – nanomaterials”.

2.3 Kết luận

Nghiên cứu này chứng minh rằng Máy phân tích kích thước hạt nhiễu xạ laser Partica LA-960V2 rất hữu ích trong việc xác định đặc tính của các hạt oxit kẽm cũng như các thành phần khác có trong công thức chống nắng. Máy đo cỡ hạt HORIBA LA-960V2 cũng là một công cụ sàng lọc tốt để theo dõi vật liệu nano.

Máy phân tích kích thước hạt tiên tiến nhất của HORIBA

Tài liệu tham khảo:

1. Fatehah, M. O., Aziz, H. A., & Stoll, S. (2014). Stability of ZnO Nanoparticles in Solution. Influence of pH, Dissolution, Aggregation and Disaggregation Effects. Journal of Colloid Science and Biotechnology, 3(1), 75–84. https://doi.org/10.1166/jcsb.2014.1072.
2. Singh, P., & Nanda, A. (2014). Enhanced sun protection of nano-sized metal oxide particles over conventional metal oxide particles: An in vitro comparative study. International Journal of Cosmetic Science, 36(3), 273–283. https://doi.org/10.1111/ics.12124
3. Smijs, T., & Pavel. (2011). Titanium dioxide and zinc oxide nanoparticles in sunscreens: focus on their safety and effectiveness. Nanotechnology, Science and Applications, 95. https://doi.org/10.2147/nsa.s19419
4. Center for Drug Evaluation and Research. (2018, August 24). Nonprescription Sunscreen Drug Products – Safety and Effectiveness Data. U.S. Food and Drug Administration. https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fdaguidance-documents/nonprescription-sunscreen-drugproducts-safety-and-effectiveness-data
5. Directorate-General for Health and Food Safety. (2020, February 19). Guidance on the safety assessment of nanomaterials in cosmetics. Publication Office of the European Union. https://op.europa.eu/en/publication-detail/-/publication/db4c5f3d-5391-11ea-aece-01aa75ed71a1/language-en
6. Application Note: PSD of Mineral-Based Sunscreens AN240. https://static.horiba.com/fileadmin/Horiba/Application/Health_Care/Pharmaceuticals_and_Medicine_Manufacturing/Cosmetics/AN240_Particle_Size_Determination_of_Mineral-Based_Sunscreens.pdf

Tham khảo thêm chuỗi bài viết về ứng dụng của máy đo kích thước hạt HORIBA:

REDLAB – FOR YOUR LABORATORY

Công ty TNHH Redlab là đối tác đáng tin cậy cho phòng LAB của bạn, chúng tôi cung cấp:

Thiết bị và vật tư tiêu hao
Tư vấn, thiết kế và lắp đặt nội thất phòng thí nghiệm
Dịch vụ sửa chữa – bảo trì – bảo dưỡng thiết bị

Mời bạn xem thông tin sản phẩm và đặt hàng các thiết bị tại cửa hàng trực tuyến của RedLAB tại đây: online-store.redlab.com.vn hoặc tham khảo thêm các sản phẩm thiết bị phòng thí nghiệm khác trên website: redlab.com.vn

Để được tư vấn sản phẩm, mời bạn liên hệ HOTLINE: 0889 973 944.

PHÂN BỐ KÍCH THƯỚC HẠT TRONG KEM CHỐNG NẮNG VẬT LÝ VỚI MÁY HORIBA PSA