Cos'è e come funziona un Gel?

Ciao a Tutti,

Oggi vi parlerò di un argomento particolare, noi tutti abbiamo a che fare quotidianamente con cosmetici sottoforma di gel.

Ma cos'è esattamente un gel?

Fisicamente si tratta di un materiale colloidale solido elastico, ovvero è composto da una fase liquida dispersa e inglobata in una fase solida, che conferisce una struttura.

Quest'ultima fase dipende comunque dalla fase liquida, in quanto si basa sulla tensione superficiale generata dal liquido per mantenere la sua stessa struttura.

La struttura formata dalle molecole della fase solida è organizzata da complessi, ovvero è composta da polimeri, e il la polimerizzazione è la condizione sine qua non perché si formi un gel.

Questa può avvenire in diversi modi, può avvenire tramite variazione di temperatura, di pH, uno scambio ionico o infine tramite semplice idratazione.

Nella cosmesi si distinguono due categorie principali di gelificanti: quelli organici e quelli inorganici, questi ultimi sono principalmente la Silice e le Argille.

Per quanto riguarda i primi, sicuramente più versatili e prestanti, possiamo distinguere quelli sintetici, e quelli di origine biologica.

I gelificanti sintetici sono principalmente il Carbomer e gli acrilati, ne esistono tantissimi, alcuni dei quali con proprietà emulsiogellanti, hanno la caratteristica di polimerizzare a range di pH limitati e di depolimerizzare in presenza di sali, quest'ultima proprietà è sia un vantaggio, che uno svantaggio, in quanto permette di realizzare gel estremamente evanescenti, proprio perché il gelificante smette di funzionare a contatto con la pelle (ricca di sali), ma chiaramente non sarà mai possibile inserire nei gel sintetici una grande quantità di attivi che siano sali.

Per quanto riguarda i gelificanti “green“, si tratta di tantissime molecole biologiche di varia origine, quasi tutte provenienti da diversi tipi di alghe, la loro efficacia si basa sulla capacità di alcune molecole di agire come “spugne”, infatti formando una struttura polimerica trattengono una certa quantità d'acqua. Tutti questi gelificanti “biologici” hanno il vantaggio di reggere molto bene i sali, ma ognuno di questi gelificanti tende ad avere qualche svantaggio, soprattutto quelli relativi alla “sensorialità” del cosmetico. Alcuni di questi infatti sfarinano, o fanno strato sulla pelle, opprimendola o lucidandola.

Vi faccio ora una breve panoramica dei gelificanti che si trovano nei cosmetici, sia come materie prime per lo spignatto, sia come ingredienti dei prodotti commerciali:

Silice: si tratta di un prodotto versatile, esistono diverse tipi di silice, anche se tutti hanno in comune l'essere un minerale a base di silicio. Non solo funziona come seboassorbente (viene usata ad esempio come cipria), ma ha anche proprietà gelificanti. Usato in acqua però va usato in altissime quantità, e non è un prodotto molto pratico, la sua maggiore utilità sta nella formazione dei Lipogel, ovvero oli gelificati.

Carbomer: chimicamente detto Carbossivinilpolimero o Carbossipolimetilene, è un polimero ottenuto dall'Acido Acrilico.
È un gelificante sintetico che prevede la neutralizzazione con una base (di solito la scelta migliore è la Soda Caustica, ma commercialmente viene usata anche la Trietanolammina, a pallino rosso, e in ambito spignattatorio possono essere usati altri Sali basici come il Sodium Ascorbyl Phosfate, da esperimento di Lola stessa). Questa categoria di gelificanti (ce ne sono diversi e di diverse qualità e prestazioni), prevede un pH finale di 5-9 (con massima stabilità a 6), e mal sopporta le aggiunte saline (es. Sodio Lattato, Ammonio Lattato, alcuni tensioattivi ecc…), ma crea ottimi gel, molto densi, e molto evanescenti come tocco cutaneo.

Si usa tra lo 0,1 e il 2%.

Poliacrilato di Sodio: si tratta di un particolare Sale Sodico di un Polimero Acrilico, usato non solo in cosmesi, ma anche nell'industria edilizia, nella produzione di inchiostri, pitture e vernici e sigillanti. Come tutti i polimeri sintetici si comporta sulla pelle come il Carbomer, ovvero viene smontato dall'aggiunta di sali, e quindi anche con il contatto con la pelle, ma a differenza del Carbomer non ha bisogno di essere tamponato per formare il gel, basta solo che si lasci idratare il polimero (molto a lungo, di solito anche una notte intera, e necessita comunque di essere mescolato ancora), e si otterrà un gel. Alcuni lotti producono un gel opaco, alcuni invece trasparente, anche usando procedimenti uguali. Probabilmente basta una minima differenza di concentrazione o composizione iniziale per ottenere risultati molto diversi. A differenza del Carbomer, questo polimero ha la proprietà di essere un emulsiogellante, ovvero riesce anche a reggere circa il 20% di oli. Il problema più importante, in questo caso, è che regge bene i semplici oli, ma non regge assolutamente gli attivi.

Acrilati vari: sono molecole della stessa famiglia di Carbomer, Carbopol (versione del Carbomer per i detergenti), e Poliacrilato di Sodio.

Molte di loro hanno anche la proprietà di essere emulsiogellanti, proprio come quest'ultimo, e hanno vari range di stabilità e compatibilità. Di solito però sono più difficili da usare rispetto a quelli che vi ho illustrato, e sono anche ben più difficili da reperire per lo spignatto casalingo. Valgono comunque grossomodo le caratteristiche degli acrilati di cui vi ho parlato, pensare di utilizzare un polimero che abbia i vantaggi dei gelificanti naturali (reggere i sali), ma senza fare strato sulla pelle, sarebbe impossibile, e a quel punto sarebbe come spalmarsi uno strato di pittura acrilica.

Amidi: si dividono in naturali e modificati. Anche se in modo più blando, anche il normale amido ad uso alimentar gelifica, però funziona solo a caldo, e conferisce alla preparazione una certa deperibilità. Al contrario, gli amidi modificati subiscono una modificazione chimica tramite Reticolazione (ovvero le molecole filiformi vengono trasformati in polimeri reticolati, di conseguenza si ottiene un polimero insolubile, duro e rigido) o Esterificazione (processo secondo cui un acido, mediante trattamento con alcool viene trasformato in estere, un composto organico che si ottiene per condensazione di un acido con alcol ed eliminazione di acqua) che li rendono più stabili. 

Tutti gli amidi presentano un valore nutritivo paragonabile, ma le loro proprietà reologiche sono molto diverse.

Ci sono amidi modificati che addensano molto, e possono essere usati anche in campo cosmetico casalingo, anche se con le dovute precauzioni (sono comunque amidi, e tendono a rendere il prodotto più deperibile di quelli commerciali). L'uso cosmetico del semplice amido è indicato più che altro per le preparazioni estemporanee, così da annullarne i rischi di contaminazione batterica/fungina.

Gomma Xantana: si tratta del gelificante più comunemente usato nella cosmesi, soprattutto quella ecobio. Si tratta di un polisaccaride ad alto peso molecolare ottenuto mediante fermentazione di Glucosio o Saccarosio da parte di un batterio (Xanthomonas Campestris).

Date le sue ottime capacità viscosizzanti, viene utilizzato anche come additivo alimentare (codice E415).

Non solo si tratta di un gelificante performante (si può usare dallo 0,5 all'1% e conferisce una buona consistenza), ma è anche molto economico e semplicissimo da usare.

Ha solo lo svantaggio di non essere adatto alle pelli miste/grasse, perché tende a fare strato sulla pelle e lucidare. In questo caso è consigliabile non superare lo 0,2% e integrare con un gelificante sintetico.

Idrossietilcellulosa: si tratta di un derivato della cellulosa modificata in modo che non possa cristallizzare, si tratta di un polimero non ionico, e di conseguenza è compatibile con sostanze anioniche, cationiche, anfotere e non ioniche.

A seconda della lunghezza delle catene polimeriche risulta più o meno solubile e più o meno addensante, inoltre è disponibile a diversi gradi di viscosità, ottenuti in base a quanto viene modificata la cellulosa di partenza.

Non è considerato un ingrediente totalmente ecobio (infatti viene assegnato il pallino giallo).

Commercialmente si trova sotto il nome di Natrosol 250, ma con 10 sottotipi, che riguardano la capacità gelificante e la quantità di grumi.

Tutti i tipi di Idrossietilcellulosa hanno il vantaggio di essere molto stabili in un ampio range di pH (3-12), anche se il pH ideale è 6,5.

I gel sono molto più tollerati di quelli di Xantana, e sono più performanti, ma questo gelificante ha un unico, ma grosso problema: tutti i gel e creme tendono a smollarsi dopo un certo periodo.

Agar Agar: noto in giapponese anche con il nome Kanten, è un polisaccaride ricavato da diversi generi di alghe rosse (Gelidium, Gracilaria, Gelidiella, Pterocladia, Sphaerococcus), che agisce come gelificante naturale.

È costituito da unità di D-Galattosio, lo zucchero che costituisce anche il Lattosio.

Permette la realizzazione di gel molto compatti e solidi, in particolare i “patch” e tutte le preparazioni tendenzialmente “budinose”.

Si usa a percentuali tra lo 0,1 e il 3%, e funziona solamente a caldo.

Non è solo un ingrediente cosmetico, ma viene usato come additivo alimentare sotto la sigla E406.

Gomma Guar: si ottiene dai semi di Cyamopsis Tetragonolobus, un legume originario di India e Pakistan, questa gomma produce gel piuttosto acquosi e fluidi, leggermente opachi, la sua particolare viscosità e la sua forma di sospensione colloidale ha un'azione anche sulla digestione umana, viene utilizzata infatti come addensante alimentare E412.

Il principale costituente è un galattomannano, un trisaccaride formato da unità di Mannosio e Galattosio.

Gelifica sia a caldo, che a freddo, e ha una buona stabilità in un ampio range di pH (3-11).

Carragenine: Estratti di alga Chondrus Crispus e Gigartina amitiosa, che prendono il nome dal luogo di origine Carragheen, in Irlanda.

Le Carragenine sono costituite da sali di calcio, di potassio, di sodio e di magnesio di esteri solforici di polisaccaridi formati da Galattosio e Anidrogalattosio, e risultano un ottimo gelificante con proprietà idratanti, adatto sia ai cosmetici viso, che a quelli corpo, a differenza della Gomma Xantana dovrebbero fare molto meno strato.

Vengono usate anche come additivo alimentare, con codice E407.

Esistono tre tipi di Carragenine: Kappa, Lambda e Iota, ma non tutte gelificano allo stesso modo, infatti hanno utilizzi sia alimentari, sia cosmetici molto diversi, le Iota sembrano essere le più adatte all'uso cosmetico, formano gel più elastici, morbidi e meno “budinosi”, le Lambda invece non gelificano. In ogni caso funzionano solo tramite gelificazione a caldo.

Alginato di Sodio: si tratta di un gelificante particolare, a differenza degli altri gelificanti “biologici”, funziona tramite uno scambio ionico.

Si tratta di un estratto derivato dalle alghe brune Laminaria e Ascophillum, ovvero si estrae l'Acido Alginico, polimero dell'Acido D-Mannuronico, che viene convertito nel suo sale sodico.

L'alginato, come tutti i sali, è formato da due ioni, che derivano da una reazione di salificazione di un acido e una base. In questo caso abbiamo l'Alginato (a carica negativa, ovvero Anione), e il Catione Sodio (a carica positiva). Quando il sale viene sciolto in acqua, la presenza di Cloruro di Calcio (a carica doppia positiva) permette di legare due catene di Alginato, formando un polimero dentro il quale rimane intrappolata l'acqua.

Questo tipo di gelificante ha il vantaggio di reggere praticamente tutto, basta che il pH sia sopra al 4 e non ci sia un'alta percentuale di ioni calcio e metalli pesanti.

Non va usato in alte percentuali, o il gel (o crema) tende a sfarinare.

Gomma Acacia (Gomma Arabica): si ottiene dagli alberi di Acacia Senegal e Acacia Seyal, ed è prodotta da queste piante a seguito di un processo naturale di “gommosi”, a seguito di una ferita sull'integrità strutturale del tronco. Di fatto è una miscela complessa di polisaccaridi (98%) e glicoproteine (2%).

Oltre ad essere un blando gelificante naturale, completamente edibile e di conseguenza un additivo alimentare (E414), ha anche proprietà farmacologiche.

Ha un'azione emolliente, e questo la rende un gelificante “attivo”.

Da sola non è molto efficace come gelificante (se non ad alto dosaggio), ma ha un'alta funzionalità come stabilizzante data la sua forte adesività nei confronti di liquidi e solidi idrofobi.

In particolare, a livello cosmetico, ha un'alta funzionalità nella realizzazione di mascara ed eyeliner e ombretti cremosi.

Gomma Adragante: originariamente veniva ottenuta da fusti e rami di alcune specie di leguminose del genere Astragalus, originarie del sudest europeo o del sudovest asiatico, in modo simile alla Gomma Arabica, ma ora è possibile anche la produzione sintetica. È costituita da polisaccaridi naturali ad alto peso molecolare.

Viene usata molto in ambito farmaceutico per preparare emulsioni, dato che è viscosa, inodore e insapore.

Nell'industria alimentare è utilizzata come addensante E413.

A differenza di altre gomme, ha anche proprietà antisettiche ed emollienti.

Si ottengono gel fluidi e leggermente opachi, con una buona stabilità a diversi range di pH

Anche per oggi è tutto, spero che il post sia stato interessante

Alla prossima

Rasmus

Si ringraziano il Forum di Lola, il Forum di Sai Cosa Ti Spalmi, il Forum La Natura è Bellezza, Promiseland.it, Biodizionario.it, e la fondazione Wikipedia inesauribili fonti di informazioni e di ispirazione