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Publication
Development of functional emulsions based on humic acids for cosmetic application
| Name: | Description: | Size: | Format: | |
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| 5.32 MB | Adobe PDF |
Authors
Abstract(s)
The cosmetics market continues to grow, especially dermocosmetics, which combine aesthetic and therapeutic care. This growth is driving the development of more effective and sustainable formulations, such as Pickering emulsions, which utilize solid particles instead of synthetic surfactants. These latter are responsible for causing environmental impacts and adverse effects on the skin, including irritation and allergies. Humic acid, a natural active ingredient with antioxidant, anti-inflammatory, and photoprotective properties, is an innovative alternative for this type of system. In this context, this work aims to study Pickering emulsions stabilized with humic acid nanoparticles for the development of a dermocosmetic product. Different conditions for producing the particles were analyzed, including the solvent and anti-solvent used, concentration, and pH. The optimized nanoparticles were obtained by acid precipitation, using 0.5 M sodium hydroxide to solubilize the humic acid (final concentration of 10 g/L) and 0.5 M citric acid as the precipitating agent. The optimized particles were used to formulate Pickering emulsions, with an oil volume percentage of 65% showing the best results. The humic acid particles had an average particle size of 73.9 ± 9.7 nm and a three-phase contact angle (particles-water-sweet almond oil) of 65 ± 3.5º, revealing a hydrophilic character. The optimized emulsion consisted of round-shaped droplets with an average size of 44.2 ± 0.3 μm, resulting in an emulsified layer of over 95%, which indicated high stability after 30 days of storage. In addition, the emulsion exhibited a brown color, 14.8% inhibition of antioxidant activity, and, according to rheological analysis, a pseudoplastic, non-Newtonian fluid behavior with gel-like characteristics. It had a smooth texture to the touch, was easy to spread, and had low tackiness.
These results demonstrate not only the feasibility of using humic acid particles as stabilizers in Pickering emulsions but also highlight their multifunctional potential for cosmetic applications. This is an unprecedented approach in the field of dermocosmetics, with scientific and technological relevance. Overall, this study presents an innovative, ecological, and effective alternative to the use of synthetic surfactants, offering new perspectives for the development of sustainable cosmetic products based on physical stabilization technologies utilizing nanoparticles.
O mercado de cosméticos segue em ascensão, com destaque para os dermocosméticos, que aliam cuidados estéticos e terapêuticos. Esse crescimento impulsiona o desenvolvimento de formulações mais eficazes e sustentáveis, como as emulsões Pickering, que utilizam partículas sólidas como substitutos de surfactantes sintéticos. Estes últimos são responsáveis por causarem impactos ambientais e efeitos adversos na pele, como irritações e alergias. O ácido húmico, um ativo natural com propriedades antioxidantes, anti-inflamatórias e fotoprotetoras, surge como uma alternativa inovadora para esse tipo de sistema. Neste contexto, o objetivo deste trabalho consistiu no estudo de emulsões Pickering estabilizadas com nanopartículas de ácido húmico para o desenvolvimento de um produto dermocosmético. Foram estudadas diferentes condições para a produção das partículas, incluindo o tipo de solvente e o anti-solvente utilizados, concentração e pH. As nanopartículas otimizadas foram obtidas por precipitação ácida, utilizando-se hidróxido de sódio 0.5 M para solubilização do ácido húmico (concentração final de 10 g/L) e ácido cítrico 0.5 M como agente precipitante. As partículas otimizadas foram utilizadas na formulação de emulsões Pickering, sendo a proporção óleo/água de 65/35 a que apresentou os melhores resultados. As partículas de ácido húmico apresentaram tamanho médio de partícula de 73.9 ± 9.7 nm e ângulo de contato trifásico (partículas-água-óleo de amêndoas doces) de 65 ± 3.5º, revelando um caráter hidrofílico. A emulsão otimizada apresentou gotículas de formato arredondado de tamanho médio de 44.2 ± 0.3 μm, e uma camada emulsionada superior a 95%, indicando uma estabilidade elevada após 30 dias de armazenamento. Adicionalmente, a emulsão apresentou coloração castanha, 14.8% de inibição de atividade antioxidante e, de acordo com a análise reológica, um comportamento de fluido não-Newtoniano pseudoplástico, com características semelhantes a um gel. Apresenta uma textura suave ao toque, de fácil espalhamento e com baixa pegajosidade. Esses resultados demonstram não apenas a viabilidade do uso de partículas de ácido húmico como estabilizantes em emulsões Pickering, mas também destacam seu potencial multifuncional para aplicações cosméticas. Trata-se de uma abordagem inédita no campo da dermocosmética, com relevância científica e tecnológica. Em síntese, o presente estudo contribui com uma alternativa inovadora, ecológica e eficaz ao uso de surfactantes sintéticos, abrindo novas perspectivas para o desenvolvimento de produtos cosméticos sustentáveis baseados em tecnologias de estabilização física por nanopartículas.
O mercado de cosméticos segue em ascensão, com destaque para os dermocosméticos, que aliam cuidados estéticos e terapêuticos. Esse crescimento impulsiona o desenvolvimento de formulações mais eficazes e sustentáveis, como as emulsões Pickering, que utilizam partículas sólidas como substitutos de surfactantes sintéticos. Estes últimos são responsáveis por causarem impactos ambientais e efeitos adversos na pele, como irritações e alergias. O ácido húmico, um ativo natural com propriedades antioxidantes, anti-inflamatórias e fotoprotetoras, surge como uma alternativa inovadora para esse tipo de sistema. Neste contexto, o objetivo deste trabalho consistiu no estudo de emulsões Pickering estabilizadas com nanopartículas de ácido húmico para o desenvolvimento de um produto dermocosmético. Foram estudadas diferentes condições para a produção das partículas, incluindo o tipo de solvente e o anti-solvente utilizados, concentração e pH. As nanopartículas otimizadas foram obtidas por precipitação ácida, utilizando-se hidróxido de sódio 0.5 M para solubilização do ácido húmico (concentração final de 10 g/L) e ácido cítrico 0.5 M como agente precipitante. As partículas otimizadas foram utilizadas na formulação de emulsões Pickering, sendo a proporção óleo/água de 65/35 a que apresentou os melhores resultados. As partículas de ácido húmico apresentaram tamanho médio de partícula de 73.9 ± 9.7 nm e ângulo de contato trifásico (partículas-água-óleo de amêndoas doces) de 65 ± 3.5º, revelando um caráter hidrofílico. A emulsão otimizada apresentou gotículas de formato arredondado de tamanho médio de 44.2 ± 0.3 μm, e uma camada emulsionada superior a 95%, indicando uma estabilidade elevada após 30 dias de armazenamento. Adicionalmente, a emulsão apresentou coloração castanha, 14.8% de inibição de atividade antioxidante e, de acordo com a análise reológica, um comportamento de fluido não-Newtoniano pseudoplástico, com características semelhantes a um gel. Apresenta uma textura suave ao toque, de fácil espalhamento e com baixa pegajosidade. Esses resultados demonstram não apenas a viabilidade do uso de partículas de ácido húmico como estabilizantes em emulsões Pickering, mas também destacam seu potencial multifuncional para aplicações cosméticas. Trata-se de uma abordagem inédita no campo da dermocosmética, com relevância científica e tecnológica. Em síntese, o presente estudo contribui com uma alternativa inovadora, ecológica e eficaz ao uso de surfactantes sintéticos, abrindo novas perspectivas para o desenvolvimento de produtos cosméticos sustentáveis baseados em tecnologias de estabilização física por nanopartículas.
Description
Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Keywords
Humic acid Nanoparticles Pickering emulsions Dermocosmetics