Grazie alla capacità di co-incapsulare ingredienti attivi idrofili e idrofobi e di offrire al contempo proprietà sensoriali distintive, le emulsioni multiple acqua in olio in acqua (W/O/W) stanno attirando crescente interesse nel settore cosmetico.
Nei prodotti make-up, in particolare nei fondotinta liquidi, l’architettura W/O/W consente di combinare la resistenza all’acqua dei sistemi acqua in olio (W/O) con la sensazione di leggerezza sulla pelle tipica dei sistemi olio in acqua (O/W), permettendo lo sviluppo di formulazioni ad alte prestazioni e a lunga durata.
Raggiungere una stabilità a lungo termine senza compromettere le prestazioni sensoriali rimane una sfida centrale per l’adozione delle emulsioni W/O/W nelle formulazioni di fondotinta.
Le emulsioni W/O/W sono infatti sistemi termodinamicamente instabili, caratterizzati da un’elevata energia libera interfacciale e da una complessa forza motrice termodinamica che favorisce la coalescenza interna delle goccioline o la migrazione dell’acqua guidata dalla pressione di Laplace.
Nei cosmetici decorativi, come i fondotinta liquidi, questa instabilità intrinseca è ulteriormente aggravata dall’incorporazione di pigmenti inorganici (ad esempio, biossido di titanio (TiO2) e ossidi di ferro), che perturbano il delicato equilibrio interfacciale e innescano una separazione di fase prematura.
Ottimizzare la stabilità
La scelta dell’emulsionante è un fattore determinante per la stabilità delle emulsioni W/O/W. Sebbene l’influenza della struttura molecolare dell’emulsionante sulla stabilità W/O/W sia stata ampiamente documentata nei sistemi semplificati, le indagini sistematiche che prendono in esame sistemi pigmentati complessi, come ad esempio le formulazioni di fondotinta contenenti quantità significative di biossido di titanio (TiO2) e ossidi di ferro, rimangono limitate.
Utilizzando il poligliceril-10 stearato (PG10S) come emulsionante olio in acqua (O/W) fisso, il presente lavoro, pubblicato su ACS Omega, indaga sistematicamente la stabilità delle emulsioni multiple W/O/W valutando quattro emulsionanti acqua in olio (W/O) a base di poliglicerolo con architetture molecolari distinte: poligliceril-3 polidimetilsilossietil dimeticone (KF-6106), poligliceril-6 poliricinoleato (PR-15), poligliceril-3 poliricinoleato (PG3PR) e poligliceril-2 dipoliidrossistearato (PGPH).
I pigmenti inorganici, costituiti da TiO2 (dimensione media delle particelle primarie ~300 nm) e ossidi di ferro (giallo, rosso e nero), sono stati trattati superficialmente con isopropiltitanio triisostearato (ITT) per migliorarne l’idrofobicità e la stabilità della dispersione nella fase oleosa. Tali pigmenti agiscono come particelle solide insolubili localizzate nello strato oleoso intermedio della struttura W/O/W.
Adottando un approccio di caratterizzazione multimodale, che combina imaging microstrutturale (CLSM), termodinamica interfacciale (tensione superficiale/interfacciale e DSC) e valutazioni della stabilità macroscopica (evoluzione delle dimensioni delle goccioline, invecchiamento accelerato e profilazione reologica), i ricercatori hanno cercato di correlare la struttura molecolare dell’emulsionante con parametri pratici di stabilità.
Emulsioni multiple stabili e ad alte prestazioni
Lo studio soprariportato offre un quadro preliminare della relazione struttura-proprietà per gli emulsionanti acqua in olio (W/O) a base di poliglicerolo in sistemi W/O/W complessi e pigmentati, fornendo criteri basati sull’evidenza per la selezione dell’emulsionante e supportando la progettazione razionale di cosmetici decorativi W/O/W ad alte prestazioni.
L’emulsionante modificato con silicone (poligliceril-3 polidimetilsilossietil dimeticone, KF-6106) ha mostrato un’efficacia stabilizzante superiore, raggiungendo un elevato recupero tissotropico del 91,16%. Questa prestazione è attribuita alla sua capacità di formare un film interfacciale stabile e “autoriparante”, con elevata mobilità segmentale, che contrasta efficacemente la fusione spontanea delle goccioline interne e mantiene una robusta barriera contro gli effetti destabilizzanti delle particelle di pigmento.
I risultati ottenuti stabiliscono un quadro meccanicistico per l’ottimizzazione della selezione dell’emulsionante e forniscono una guida teorica per la progettazione razionale di emulsioni multiple W/O/W stabili e ad alte prestazioni in sistemi complessi contenenti particelle.
Prossime sfide
Approfondire l’indagine sull’accoppiamento pigmento-interfaccia sarà essenziale per superare completamente i difetti superficiali a lungo termine. L’esplorazione di sistemi di emulsionanti misti rappresenta una direzione promettente: strati interfacciali ibridi, che combinano la flessibilità dei sistemi siliconici con la compatibilità dei pigmenti a base idrocarburica, potrebbero offrire una protezione sinergica.
L’ottimizzazione dei parametri di processo, come l’intensità e la durata dello sforzo di taglio durante l’emulsificazione secondaria, costituisce un’altra valida strategia per la futura scalabilità industriale.
Chunfang Zhu, Lanlan Zeng, Zhenming Xie et al. Tailoring the Stability of W/O/W Liquid Foundations: A Comparative Study of Polyglycerol-Based W/O Emulsifiers, ACS Omega 2026 11 (9), 15103-15114, doi: 10.1021/acsomega.5c12204.
