ПАВ
как необходимый ингредиент косметического средства
Каждое утро мы начинаем с умывания, каждый вечер снимаем макияж. И каждый раз наши кожа и волосы взаимодействуют с поверхностно-активными веществами (ПАВ). Это огромная группа соединений, которая вызывает больше всего споров: одни считают их агрессивной «химией», другие — необходимым звеном ухода.
Правда, как всегда, посередине.
ПАВы — это не зло и не добро. Это инструмент, который в руках грамотного технолога может работать на благо кожи, а при неправильном использовании — нарушать ее защитный барьер.
Давайте начнем с простого эксперимента. Если вы испачкали руки маслом и попробуете смыть его просто водой — ничего не выйдет. Вода скатывается каплями, масло остается на коже.
Почему? Потому что молекулы воды полярны и сильно связаны друг с другом водородными связями. Молекулы масла (жира) — неполярны. Это как два враждующих лагеря: они не смешиваются и не взаимодействуют.
И здесь на сцену выходят поверхностно-активные вещества (ПАВ) — молекулы-миротворцы, которые умеют дружить с обоими лагерями.
Представьте молекулу, у которой есть «голова» и «хвост», и они «любят» разное.
- Гидрофильная "голова" — тянется к воде.
- Липофильный "хвост" — обожает жир и загрязнения.
Когда такая молекула попадает в воду, она выстраивается на границе раздела сред: хвост «втыкается» в частичку жира, а голова остается в воде.
В воде гидрофобный хвост молекулы ПАВ чувствует себя «некомфортно». Молекулы воды стремятся образовать вокруг него упорядоченную структуру («клетку»), что энергетически невыгодно (уменьшает энтропию системы). Поэтому система стремится минимизировать контакт гидрофобных хвостов с водой.
Это стремление — главный двигатель всех процессов, которые мы наблюдаем: адсорбции на границах раздела, образования мицелл, солюбилизации загрязнений.
При очень низкой концентрации молекулы ПАВ выстраиваются на границе раздела вода-воздух (или вода-масло, вода-твердая поверхность).
Как они располагаются?
Гидрофильные головки погружены в воду
Гидрофобные хвосты торчат наружу (в воздух или в масло)
Это называется адсорбционным слоем. Именно благодаря этому слою ПАВ снижают поверхностное натяжение воды.
Чтобы понять, что такое поверхностное натяжения, представьте пленку на поверхности воды, по которой бегают водомерки. Молекулы воды на поверхности сильнее притягиваются друг к другу, чем к воздуху, создавая упругую пленку. ПАВ «вклиниваются» между молекулами воды, ослабляя их взаимное притяжение, и пленка становится менее упругой.
Снижение поверхностного натяжения позволяет воде лучше смачивать поверхность — например, кожу или волосы. Вода с ПАВ не скатывается каплями, а растекается, проникая во все микронеровности и поры.
Когда концентрация ПАВ достигает определенного порога (для каждого ПАВ он свой), наступает момент, когда поверхность уже «забита» молекулами, а новые продолжают поступать.
Дальнейшее увеличение концентрации приводит к тому, что молекулы начинают искать другие способы спрятать свои гидрофобные хвосты от воды.
И они находят его — образуются мицеллы.
Критическая концентрация мицеллообразования (ККМ) — это точка, выше которой ПАВ начинают работать принципиально иначе. До ККМ — работает адсорбция. После ККМ — работает мицеллообразование.
Посмотрим как ПАВы работают непосредственно на коже:
Кожа человека покрыта гидролипидной мантией — тонкой пленкой из кожного сала (себума), пота, органических кислот. Эта мантия имеет pH около от 4.7 до 5.6 и защищает нас от бактерий и потери влаги.
Когда мы наносим средство с ПАВ:
Фаза 1
Смачивание:
ПАВ снижают поверхностное натяжение, и средство равномерно распределяется по коже.
Фаза 2
Эмульгирование загрязнений:
ПАВ окружают частицы себума, декоративной косметики, уличной грязи и «отрывают» их от поверхности кожи. Образуются мицеллы с загрязнениями внутри.
Фаза 3
Удержание в растворе:
Мицеллы остаются стабильными в водной среде и не оседают обратно на кожу.
Фаза 4
Смывание:
Вместе с водой мицеллы удаляются с поверхности, унося загрязнения.
Но ПАВы — это не только про очищение.
Они также:
- Эмульгируют — соединяют воду и масло в стабильный крем
- Смачивают — помогают средству равномерно распределяться
- Пенятся — создают приятную текстуру
- Действуют как антистатики — в кондиционерах для волос.
В зависимости от комбинации и вида ПАВ функционал этого ингредиента становится многогранным.
Функции ПАВа напрямую зависят от их вида:
1
Анионные ПАВ (- заряженные)
Это «тяжелая артиллерия» очищения. Они лучше всего пенятся и удаляют загрязнения, но могут быть агрессивны к липидному барьеру.
Основные представители:
- Содиум Лаурил Сульфат/Sodium Lauryl Sulfate (SLS) — самый сильный очиститель, "эталон" агрессивности в дерматологии. Используется в средствах для глубокого очищения, зубных пастах
- Содиум Лаурель Сульфат/Sodium Laureth Sulfate (SLES) — этилированная версия, значительно мягче SLS. Основа большинства шампуней масс-маркета
- Мягкие анионные ПАВ — ПАВ на основе аминокислот, водородный показатель-совместимый с кожей
2
Амфотерные ПАВ (+/- заряд)
Универсальные солдаты. В кислой среде ведут себя как катионные, в щелочной — как анионные. Они мягкие, физиологичные и отлично снижают раздражение от анионных ПАВ.
- Звезда этой категории — Кокамидопропилбетаин (CAPB). — Это обязательный компонент практически любой пенящейся формулы, который делает пену нежной и кремовой.
3
Неионогенные ПАВ (без заряда)
Самые деликатные. Они не раздражают кожу, не чувствительны к жесткой воде, но пенятся слабо.
Ключевые представители:
- Алкилполиглюкозиды (APG) — Децил глюкозид, Лаурил глюкозид. Получают из глюкозы и кокосового масла. Золотой стандарт для чувствительной кожи и детской косметики
- Полоксамеры — главные ПАВ в мицеллярной воде, работают при очень низких концентрациях
4
Катионные ПАВ (+ заряд)
Они не столько очищают, сколько кондиционируют. Притягиваются к отрицательно заряженным волосам и коже, снимают статику, облегчают расчесывание.
- Примеры: — Бегентримониум хлорид — основа бальзамов и кондиционеров.
В реальных рецептурах почти никогда не используется один ПАВ. Технологи создают ПАВ-комплексы, где каждый компонент выполняет свою роль
При совместном использовании ПАВ:
- Снижается ККМ всей системы (мицеллы образуются при меньших концентрациях)
- Уменьшается критическая концентрация солюбилизации
- Снижается раздражающий потенциал (за счет конкуренции за места связывания на коже)
- Улучшаются реологические свойства (пена становится более приятной)
Важный принцип технологии: 15% Содиум Лаурель Сульфата в комбинации с 5% бетаина и 3% гликозида при pH 5.5 могут быть безопаснее для кожи, чем 8% «натурального» ПАВ в неправильно сбалансированной формуле. Таким образом мы получаем не только эффективное но максимально безопасное средство.
Чек-лист: как выбирать средство с ПАВами
На основе всего сказанного можно сформулировать простые правила выбора:
1
Определите тип кожи и задачу
Для сухой и чувствительной кожи нужны мягкие системы (гликозиды, бетаины, аминокислотные ПАВ), для жирной допустимы более сильные анионные ПАВ, но в сочетании со смягчителями
2
Изучайте состав
Если средство позиционируется как мягкое, а SLES на первом-втором месте — это повод задуматься
3
Обращайте внимание на финишные ощущения
Чувство «скрипа» и стянутости после умывания — сигнал, что средство вам не подходит
4
Доверяйте производителям с научным подходом
Которые разрабатывают формулы на исследовательских площадках и тестируют продукты
5
Ищите баланс
Идеальное очищающее средство удаляет загрязнения, но не разрушает гидролипидную мантию. Кожа после него должна быть чистой, но комфортной.
Давайте разберём 3 очищающих средства бренда.
Пенка для проблемной кожи:
В составе 4 поверхностно-активных вещества (и одно пограничное соединение). Давайте разберем каждое:
Децил Глюкозид (Decyl Glucoside) — основной ПАВ
Тип: Неионогенный ПАВ
Для чего:
- Мягкое очищение — основной моющий компонент
- Образование мицелл — захватывает загрязнения
- Снижение раздражения — если бы в составе были анионные ПАВ, этот компонент их смягчал бы, но здесь он сам — главный герой
Особенность: Получают из глюкозы (кукуруза, пшеница) и жирных спиртов (кокосовое масло). Золотой стандарт для чувствительной кожи.
Алкил Полиглюкозид (Alkyl Polyglucoside) — со-ПАВ
Тип: Неионогенный ПАВ
Для чего:
- Усиление очищения — работает в паре с децил глюкозидом
- Стабилизация пены — делает пену более кремовой и устойчивой
- Снижение поверхностного натяжения — помогает средству лучше распределяться
Почему их два (децил глюкозид + алкил полиглюкозид): Это классическая синергия. Разные длины углеводородных цепочек дают разный профиль очищения и пенообразования. Вместе они работают эффективнее, чем по отдельности.
Сухая пенка:
Sodium Cocoyl Isethionate (Натрий Кокоил Изетионат) — единственный ПАВ
Тип: Анионный ПАВ (мягкий, на основе кокосового масла)
Для чего:
- Основное очищение — это главный моющий компонент в составе
- Мягкая, кремовая пена — в отличие от SLES, дает нежную, шелковистую пену
- Бережное очищение — считается одним из самых мягких анионных ПАВ, pH-совместим с кожей
- Хорошая совместимость с кожей — минимально нарушает липидный барьер
Почему он один:
- В твердых и сухих средствах сложно использовать комбинации ПАВ т.к. большинство из них имеют жидкую форму.
- Натрий Кокоил Изетионат настолько мягкий сам по себе, что ему не нужны смягчители (как бетаин для сульфатных ПАВов)
- Это самодостаточный ПАВ с отличным профилем безопасности.
Пенка для умывания с ламинарией и молочной кислотой
Децил Глюкозид (Decyl Glucoside) — единственный ПАВ
Тип: Неионогенный ПАВ (алкилполиглюкозид, APG)
Для чего:
- Основное очищение — это единственный моющий компонент в составе
- Максимально мягкое очищение — считается одним из самых деликатных ПАВ
- Образование мицелл — захватывает загрязнения
- Стабильность в широком диапазоне кислотности — хорошо работает в кислой среде (а здесь есть молочная кислота)
Почему он один:
- Это сознательный выбор в пользу максимальной мягкости
- Децил глюкозид настолько физиологичен, что ему не нужны "смягчители".
- Формула построена вокруг гидролатов и растительных экстрактов, и агрессивные ПАВы были бы здесь неуместны
Позиция в составе: 3-е место — значит, его достаточно для мягкого очищения, но не слишком много.