COPOLIOL DE DIMETICONA Y POLISACARIDO COMO EMULSIFICADOR PARA COMPOSICIONES COSMÉTICAS DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona a emulsiones de aceite en agua estables para usar en composiciones cosméticas las cuales comprenden una fase de aceite la cual contiene la combinación de un polisacárido tal como un derivado de almidón de amino multicarboxilato y dimeticona copoliol como un emulsificador, y una fase de agua. Las emulsiones son sistemas de dos fases que consisten de dos líquidos completamente inmiscibles, uno que se dispersa en el otro. Las emulsiones más comunes son aquellas de aceite y agua y hay dos tipos de emulsiones, es decir aquellas en las cuales los glóbulos de aceite se dispersan en agua (emulsiones "aceite en agua") y aquellag en las cuales los glóbulos de agua se dispersan en aceite (emulsiones "agua en aceite"). La presente invención implica emulsiones del tipo aceite en agua, es decir, donde el agua es la fase continua y el aceite es la fase dispersada o discontinua. Las emulsiones del tipo de aceite en agua son usadas ampliamente en composiciones cosméticas y dermatológicas o aplicaciones, particularmente composiciones para el cuidado de la piel, cabello y cuerpo, ya que ayudan a proporcionar características estéticas y de apariencia tales
^j^^^ como suavidad y sensación. Sin embargo, estas emulsiones aceite en agua contienen con frecuencia tensioactivos bien conocidos o del tipo clásico o agentes de emulsificación los cuales pueden provocar reacciones de irritación a la piel o alérgicas y también pueden no ser compatibles con otros constituyentes en la formulación de emulsión. Por consiguiente, lo que es deseable es una emulsión aceite en agua la cual es estable y compatible y evita provocar problemas tales como irritaciones a la piel y reacciones alérgicas y son especialmente útiles en composiciones cosméticas. Esta invención se relaciona a emulsiones aceite en agua estables las cuales son útiles en composiciones cosméticas y comprende una fase de aceite que contiene la combinación de un polisacárido tal como un derivado de almidón amino-multicarboxilato y un copoliol de dimeticona como un emulsificante, y una fase de agua. Más particularmente, esta invención se dirige a una emulsión de aceite en agua la cual comprende una fase de aceite la cual contiene la combinación de: a) de aproximadamente 0.1 a 95 % en peso, en base al peso de la emulsión, de un polisacárido seleccionado del grupo que consiste de un derivado de almidón amino-multicarboxilato, goma Xantana, hidroxietilcelulosa y fosfato de almidón hidroxipropilo, el derivado de almidón amino-
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multicarboxilato tiene la siguiente estructura:
en donde ST-0 representa una molécula de almidón o una 5 molécula de almidón modificada (en donde el hidrógeno de un grupo hidroxi de una unidad de glucosa anhidra ha sido reemplazada como se muestra) ; R es H o CH3; R' es H, CH3 o COOM 10 M es un catión seleccionado del grupo que consiste de H, metal alcalino, metal alcalino terreo y amonio; n es 2 ó 3 ; y R' ' es H o alquilo de 1 a 18 átomos de carbono; y b) de aproximadamente 0.1 a 50% en peso, en base 15 al peso de la emulsión, de una dimeticona copoliol que tiene la siguiente fórmula:
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en donde 1 es 0 a 300, m es 1 a 40, y es 4 a 40, z es 0 a 40 y la relación en peso de y:z es de aproximadamente
100:0 a aproximadamente 0:100, y R se selecciona del hidrógeno, alquilo, alcoxi y grupos acilo que tienen de 1 a
16 átomos de carbono, y una fase de agua. Esta invención cubre también una composición cosmética la cual comprende una emulsión de aceite en agua en donde la fase de aceite contiene la combinación de a) un polisacárido seleccionado del grupo que consiste de un derivado de almidón amino-multicarboxilato, goma Xantana, hidroxietilcelulosa y fosfato de almidón hidroxipropilo y b) un dimeticona copoliol como un emulsificador, como se define anteriormente y en detalle adicional en esta solicitud. La emulsión de aceite en agua de esta invención contiene la combinación de un polisacárido seleccionado y un dimeticona copoliol como un emulsificador en la fase de aceite y una fase de agua. La combinación del polisacárido y dimeticona copoliol cuando se usa en la fase de aceite proporciona emulsificación para las emulsiones de aceite en agua de esta invención y reemplaza los emulsificadores
?ÉÉÍlaiÉAií isiéi? convenciones y conocidos que han sido usados en composiciones de emulsiones típicas. El polisacárido como se usa en esta invención puede ser un almidón, goma, celulosa o derivado de los mismos. El almidón puede ser cualquiera de los varios almidones, nativos o convertidos. Tales almidones incluyen aquellos derivados de cualquier fuente vegetal, las cuales incluyen maiz, papa, trigo, tapioca, arroz, sagú, sorgo, almidones cerosos tales como maiz ceroso, papa cerosa y arroz ceroso, y almidón concentrado en amilosa tales como maiz concentrado en amilosa, es decir, almidón que tiene por lo menos 40% y más particularmente por lo menos 65% de contenido de amilosa en peso. También están incluidos los productos de conversión derivados de cualesquiera de las bases primarias tales como por ejemplo, dextrinas preparadas por acción hidrolítica de ácido y/o calor, almidones de ebullición ligera o fluidez preparados por conversión enzimática o hidrólisis ligera de ácido y almidones oxidados preparados por tratamiento con oxidantes tales como hipoclorito de sodio. También están incluidos los almidones derivados tales como los almidones hidroxi alquilados o eterificados, por ejemplo, hidroxipropilo, los almidones esterificados tales como almidones acetilados, catiónicos y aniónicos, y almidones reticulados. Las gomas de polisacárido que son útiles incluyen goma Xantana, goma guar, goma de frijol de algarrobo, taramind, goma arábiga, alginatos y gellan. os
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materiales de celulosa útiles incluyen celulosa y derivados de celulosa tales como carboxialquilcelulosa e hidroxialquilcelulosa y particularmente aquellos que tienen un alquilo de 1 a 4 átomos de carbono. 5 El polisacárido particularmente útil incluye aquellos seleccionados del grupo que consiste de un derivado de almidón amino-multicarboxilato, goma xantana, hidroxietilecelulosa . Preferentemente el polisacárido es un derivado de almidón amino-multicarboxilato que tiene una de
10 las estructuras, I o la, como se describe previamente. Estos derivados de almidón pueden ser preparados por reaccionar almidón con reactivos de ácido amino-multicarboxilico seleccionados como se describe en la Patente de los Estados Unidos No. 5,482,704 concedida a R. W. S eger et al. el 6 de
15 Enero de 1996. Los reactivos del ácido amino-multicarboxílico tienen la siguiente fórmula: R R
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en donde x es halógeno, R es H o CH3, R' es H, CJH3 o COOM, n es 2 ó 3 y R" es H o alquilo de 1 a 18 átomos de carbono. Los reactivos III y Illa como se definen anteriormente son proporcionados por una reacción de Michael entre un aminoalcohol y un éster seleccionado que contiene una olefina acivada seguida por halogenación. La formación implica reaccionar el reactivo de multicarboxilato seleccionado III o Illa con una base de almidón en un medio acuoso usando tanto una suspensión acuosa o una dispersión acuosa de la base de almidón. Puede ser encontrada descripción adicional de la preparación de los derivados de almidón de amino-multicarboxilato en la Patente de los Estados Unidos indicada anteriormente No. 5,482,704 la cual se incorpora para referencia en la presente. Las bases de almidón aplicables las cuales pueden ser usadas para preparar los derivados de éter de almidón amino-multicarboxilato I y la pueden ser derivados de cualquier fuente vegetal las cuales incluyen maíz, papa, trigo, arroz, sagú, tapioca, maíz ceroso, sorgo, avena, almidón concentrado en amilosa, es decir, almidón que tiene un contenido de amilosa mayor de aproximadamente 45% en peso tal como maíz concentrado en amilosa, etc. También están incluidos los productos de conversión derivados de cualquiera de las últimas bases las cuales incluyen, por ejemplo, dextrinas preparadas por la hidrólisis de ácido y/o calor; almidones oxidados preparados por tratamiento con oxidantes tales como hipoclorito de sodio; almidones de fluidez o de ebullición ligera preparados por conversión enzimática o hidrólisis de acidez ligera; y almidones derivados tales oomo éteres y esteres. Los esteres de almidón sufrirán hidrólisis cuando se exponen a condiciones de reacción necesarias para preparar éteres de almidón. Si se desean éteres de almidón/esteres mezclados, es obvio para aquellos expertos en la técnica que deben ser reaccionados los substituyentes de éter primero, seguido por la esterificación. El éter de almidón intermediario puede ser esterificado directamente o aislado y purificado antes a la esterificación. La base de almidón puede ser un almidón granular o un almidón gelanitizado, es decir, almidón no granular. Los derivados de almidón preferidos I y la de esta invención como se describe anteriormente, son aquellos en donde R, R' y R' ' son hidrógeno, M es hidrógeno y n es 2 y más particularmente aquellos que tienen la estructura I. La base de almidón es preferentemente almidón de papa. También la base de almidón y los derivados de almidón resultantes
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pueden ser derivados además o modificados con otros grupos tales como grupos catiónicos. Los almidones catiónicos particularmente útiles son los éteres de almidón de aminoalquilo terciarios tales como cloruro de 2-dietilaminoetilo y éteres de almidón de amonio cuaternario tales como cloruro de 2, 3-epoxipropiltrimetilamonio. El dimetícona copoliol de la fórmula II usado en esta invención y descrito anteriormente es una composición de polímero de organopolisiloxano-polioxialquileno. Este copolímero de poliéter polisiloxano se identifica además por el nombre dimeticona copoliol. Este es el nombre designado por la Cosmetic, Toiletry and Fragance Association (CTFA) para ciertos copolimeros de polisiloxano poliéter. Es un producto comercialmente disponible de varios proveedores los cuales incluyen Dow Corning como se encuentar en el International Cosmetic Ingredient Dictionary, 6a edición, 1995, publicado por ka CTFA en Washington, D.C. Las composiciones de este tipo están además descritas en la Patente de los Estados Unidos No. 5,756,112 concedida a L. Markey el 26 de Mayo de 1998 y la Patente de los Estados Unidos 4,698,178 concedida a R. Hiltinger et al., el 6 de Octubre de 1987, ambas patentes que se incorporan en la presente para referencia. El dimeticona copoliol como se define en la fórmula II puede ser lineal o ramificado y puede ser copolimeros de bloque o aleatorios. Preferentemente, los
»^ dimeticona copolioles son copolimeros de bloque que tienen uno o más bloques de polisiloxano y uno o más bloques de poliéter. Preferentemente el organopolisiloxano polioxialquileno de la Fórmula II tendrá 1 de 10 a 40, m de 1 a 10, y de 3 a 30, z de 4 a 30, una relación en peso de Y:z de 100:0 a 35:65 y R es hidrógeno o CH3. El peso molecular del radical (C2H40) y,,, (C3H60) z es tipicamente de aproximadamente 150 a 3000 y R es preferentemente hidrógeno. La combinación del derivado de almidón de amino-multicarboxilato de la fórmula I y la u otro polisacárido seleccionado con un dimeticona copoliol de la fórmula II ha sido encontrada especialmente útil para proporcionar emulsiones de aceite en agua estables. Estas emulsiones estables son proporcionadas por agregar el derivado de almidón o polisacárido junto con el dimeticona copoliol a la fase de aceite y después combinarla con la fase acuosa o de agua para formar la emulsión. Esta emulsión de aceite en agua estable ha sido encontrada particularmente útil en composiciones cosméticas debido a su estabilidad así como también la compatibilidad del derivado de almidón y dimeticona copoliol entre si y varios aditivos funcionales e ingredientes usados en tales composiciones. La fase de aceite de la emulsión de aceite en agua de esta invención incluirá de aproximadamente 0.1 a 95% en peso y preferentemente de aproximadamente 0.1 a 15% del derivado de almidón de amino-multicarboxilato u otro polisacárido seleccionado, en base al peso de la emulsión. La fase de aceite también contendrá aproximadamente 0.1 a 50% en peso y preferentemente de aproximadamente 0.1 a 10% del dimeticona copoliol, en base al peso de la emulsión. Adicionalmente, la fase de aceite contendrá otras substancias convencionalmente aceitosas, particularmente aquellas que son aceptables cosméticamente tales como aceites y ceras. Los compuestos los cuales pueden ser incluidos en la fase de aciete son tipicamente aceites minerales, animales y vegetales y grasas, esteres sintéticos, ácidos grasos, alcoholes alifáticos, alcoholes grasos superiores, alquilaminas, ceras, así como los llamados grasos y aceites minerales tales como el aceite de parafina, petrolato, aceites de silicona y grasas de silicona, silanos, esteroides y esteróles. Estas substancias aceitosas en la fase de aceite generalmente comprenden de aproximadamente 0.5 a 75% en peso, en base al peso de la emulsión, es decir, excluyendo el almidón de amino-multicarboxilato u otro polisacárido y dimeticona copoliol a partir de las substancias aceitosas. Pueden ser agregados también conservadores, vitaminas, aceites esenciales y otros aditivos, e ingredientes como se describe posteriormente a la fase de aceite. La fase de agua de la emulsión de aceite en agua comprenderá de aproximadamente 5 a 98% y preferentemente de
»«*••*-»•*»-* *"*-» , -Éáii?_^-^_ -.,.---- ---,i --*.,--! aproximadamente 25 a 90% en peso, en base al peso de la emulsión. Esto incluirá agua y componentes solubles al agua tales como álcalis, alcanolaminas, alcoholes polihídricoß y conservadores. Otros ingredientes y aditivos como se 5 describen posteriormente pueden ser agregados también a la fase de agua. La emulsión de aceite en agua de esta invención es particularmente útil en composiciones cosméticas y farmacéuticas o medicamentos tales como cremas, lociones,
10 antitranspirantes, productos de maquillaje, filtros solares, shampoo, y productos de limpieza corporal. Al formular las composiciones cosméticas, pueden ser incluidos varios aditivos y otros ingredientes en una o ambas fases de aceite y agua de las emulsiones descritas en la presente, o pueden
15 ser agregados después de que se forma la emulsión. Egtos aditivos y otros ingredientes incluyen emolientes, humectantes, agentes de espesamiento, substancias de filtro de UV-A y UV-B, conservadores, tintes, colorantes, ácidos alfa hidroxi, mejoradores estéticos tales como almidón, ? - 20 perfumes y fragancias, formadores de película (agentes a prueba de agua) , agentes activos hidrofilicos o lipofílicos, estabilizantes, agentes de relleno, antioxidantes, antisépticos, antifúngicos, antimicrobianos y otros medicamentos y solventes. Pueden ser usadas cantidades
25 efectivas de uno o más de estos y otros ingredientes activos y funcionales y esto puede totalizar de aproximadamente 0.001 a 50% en peso de la composición y más particularmente de aproximadamente 0.1 a 15% en peso, en base al peso de la composición. La preparación de las composiciones de emulsión de esta invención típicamente implica agregar los componentes de la fase de aceite junto con el derivado de almidón de amino-multicarboxilato y dimeticona copoliol a un recipiente. Esta fase de aceite se calienta entonces a aproximadamente 75 a 90°C con mezclado. Se combinan el agua y otros componentes de fase de agua y se calientan a aproximadamente 80 °C y se mezcla en otro recipiente. La fase de agua es entonces agregada lentamente a la fase de aceite en 80°C mientras, se mezcla. El pH promedio de la emulsión estará en el intervalo de aproximadamente 5 a 8.0 y puede ser ajustado a aproximadamente 2.5 a 8.5 por la adición de un ácido o base. Este ajuste puede tipicamente ser con ácidos alfa hidroxi y/o ácidos beta hidroxi, ácido clorhídrico o una base orgánica/inorgánica. Las composiciones de emulsión cosméticas son preparadas en una forma similar por agregar los varios aditivos funcionales e ingredientes a las fases respectivas apropiadas . Los siguientes ejemplos además ilustran las modalidades de esta invención. En los ejemplos, todas las partes y porcentajes se dan en peso y todas las temperaturas en grados Ceisius a menos que se indique otra cosa. El almidón de papa CEPA como se describe en los ejemplos, es almidón de papa modificado y se hace y vende por National Starch and Chemical Company bajo el nombre Structure Solanace. EJEMPLO 1 Este ejemplo ilustra la preparación de una composición de emulsión aceite en agua cosmética de acuerdo con esta invención. Se formula la fase de aceite al combinar los componentes de la fase de aceite descritos posteriormente y los cuales incluyen un derivado de almidón de papa de amino-multicarboxilato y dimeticona copoliol. El derivado de almidón de papa es preparado por modificar almidón de papa con ácido 2-cloroetilaminodipropiónico (posteriormente en la presente referido como CEPA) . Este almidón de papa CEPA modificado tiene la estructura de la fórmula I. Se combinan los componentes de fase de aceite y se calientan a aproximadamente 75 a 90°C con mezclado. Se combinan los componentes de fase de agua y se calientan a 80°C y después se agregan lentamente a la fase de aceite mientras se mantiene la temperatura en 80°C por 20-30 minutos con mezclado.
Fase A % p/p Dimeticona 7.7 Ciclometicona 12.5 Almidón de papa CEPA 2.0 Dimeticona copoliol 5.0 Fase B Agua deionizada c.s. a 100 conservadores c.s. Se forma una emulsión estable (en 45°C por ocho semanas) y la composición tiene buena compatibilidad y reologia asi como también vista estética y sensación suave. EJEMPLO II Se preparan las composiciones de emulsión similares como en el Ejemplo I (Muestras B a F) y tiene las siguientes formulaciones : Fase A % P/P B C D E F Hidrogenado 22.0 Poliisobuteno Aceite mineral — 25.00 Benzoato de alquilo de — — 25.00 Cl2-15 Isohexadecano -- -- -- 20.0 Triglicérido de -- — — — 20.0 caprilico/caprico Almidón de papa CEPA 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 Dimeticona copoliol 3.0 3.0 4.0 2.0 3.0 htMfr-frfrl'-Ttlif-" --"""* '-"•*- - - "*--» • - - -— — - ^----^--^i- Fase B % P/P B C D E F
Agua deionizada Todo c.s. a 100 conservadores Todo c.s. Todas las composiciones de aceite en agua cosméticas anteriores son estables, compatibles y proporcionan buenas propiedades reológicas, estéticas y otras funcionales . EJEMPLO III Se prepara otra composición de emulsión de aceite en agua similar al ejemplo I usando goma Xantana en lugar del almidón de papa modificado CEPA. Se formulan las muestras G a I como sigue: G H I Goma xantano 0.5 0.75 0.5 Dimeticona copoliol 2.0 5.0 2.0 Poliisobutileno hidrogenado 23.0 Dimeticona -- 7.5 Ciclometicona -- 12.5 Isohexadecano -- -- 20.0 Fase B Todas las muestras tienen agua deionizada c.s. a 100 y conservadores c.s. Las composiciones de emulsión de aceite en agua
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cosméticas G a l todas son estables y compatibles y tienen buenas propiedades funcionales. EJEMPLO IV Se preparan las composiciones de emulsiones de aceite en agua cosméticas similares al Ejemplo 1 usando fosfato de almidón de hidroxipropilo ) Muestra J) e hidroxicelulosa (Muestra K) en lugar del almidón de papa modificada CEPA. Las formulaciones son como sigue: Fase A p/p K Fosfato de almidón e hidroxipropilo 8 . 0 --Hidroxietilcelulosa -- 0 . 75 Dimeticona copoliol 5 . 0 5 . 0 Dimeticona 7 . 5 7 . 5 Ciclometicona 12 . 5 12 . 5 Fase B Agua deionizada c.s. a 100 c.s. a 100 conservadores c.s. c.s Ambas composiciones (J y K) son estables y compatibles y exhiben buenas propiedades funcionales haciéndolas útiles como composiciones cosméticas. EJEMPLO V Se preparan composiciones de emulsión de aceite en agua adicionales como en el Ejemplo 1 y tienen jos siguientes ingredientes: o. p/p Fase A L M Dimeticona 7.5 7.5 Ciclometicona L2.5 12.5 Dimeticona copoliol 5.0 5.0 Almidón de papa CEPA 2.0 2.0 Fase B Agua deionizada c.s. a 100 c.s. a 100 Hidroxietilcelulosa 0.35 PEG-7M -- 0.35 conservadores c.s c.s. Se forman las emulsiones estables de las composiciones anteriores y tiene buena compatibilidad asi como también propiedades estéticas y sensación suave. EJEMPLO VI Se prepara otra emulsión de aceite en agua como en el Ejemplo I y tiene las siguientes propiedades: Fase A %p/p Poliisobutileno hidrogenado 22.00 Dimeticona copoliol 3.0 Goma Xantana 0.5 Celulosa hidroxietilo 0.5 Fase B Agua deionizada c.s a 100 Conservadores c.s.
Esta formulación proporciona una emulsión estable con buena compatibilidad y propiedades estéticas y de sensación . EJEMPLO VII Se prepara otra emulsión de aceite en agua como en el Ejemplo 1 y tiene los siguientes ingredientes: Fase A %p/p Dimeticona 6.5 Ciclometicona 14.5 Dimeticona copoliol 3.0 Almidón de papa CEPA 1.35 Goma Xantana 0.3 Hidroxietilo celulosa 0.25 Fase B Agua deionizada c.s a 100 Silicatos de aluminio y magnesio 1.0 Conservadores c.s EJEMPLO VIII " Se forma una loción preparando la emulsión aceite en agua como en el Ejemplo I con los siguientes ingredientes: Fase A %p/p Metoxicinamato de octilo 7.5 Salicilato de octilo 5.0 Benzofenona-3 3.0 Isoeicosano 7.0
- -a -a. a-.-. £-. -.--.-^ Colesterol 1.0 Ciclometicona 4.5 Fenil trimeticona 2.6 Dimeticona copoliol 3.0 Almidón de papa CEPA 1.2 Goma Xantana 0.35 Fase B Agua deionizada c.s a 100% Conservadores c.s. La loción preparada anterior es estable y tiene buenas características de vista estética y sensación suave. EJEMPLO IX Se prepara una loción de filtro solar que tiene los siguientes ingredientes. Se combinan los ingredientes de la
Fase A y se calientan a 75 a 90°C mientras se mezcla. Se calienta el agua de la Fase B a 80°C y se agregan los ingredientes restantes con mezclado. Se agrega entonces lentamente la Fase B a la Fase A con mezclado continuo por 20 a 30 minutos y se mantiene la temperatura en 80°C. Se agrega entonces la Fase C con mezclado y se premezclan los ingredientes de la Fase D y se agregan a 45°C. Fase A %p/p Metoxicinamato de octilo 7.5 Salicilato de octilo 5.0 Benzofenona-3 3.0
^A- d^-t., ., * ----,---,--4----- Isoeicosano 7.0 Colesterol 1.0 Ciclometicona 4.5 Fenil trimeticona 2.6 Alcohol cetearílico 1.25 Dimeticona copoliol 3.0 Almidón de papa CEPA 1.4 Goma Xantana 0.35 Fase B Agua deionizada c.s. a 100% Hidróxido de sodio (25%) 0.9 Acrilato/octilacrilamida 2.0 Copolimero (Dermacryl 79) Fase C Conservadores c. s Fase D Propilenglicol 2.0 Almidón de maíz modificado (DryFlo AF) 2.0 La loción de filtro solar preparada es estable y tiene buenas propiedades de vista estética y sensación suave.
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