Modèle de la structure moléculaire d'une crème, avec les atomes d'un tensioactif et co-tensioactif dans la lamelle représentée en gris clair et gris foncé au milieu de l'image, et des atomes d'un conservateur en vert et gris clair le long des bords de l'image. Les sphères rouges et oranges sont des atomes d'oxygène et de sodium, respectivement. Crédit :David Barlow et Delaram Ahmadi
Toute personne ayant subi le stress et l'inconfort du cru, la peau irritée connaît le soulagement que procure l'application d'une lotion crémeuse. Les crèmes topiques contiennent généralement quelques ingrédients standards, mais les fabricants savent peu de choses sur la façon dont ces composants interagissent pour influencer les performances du produit. Maintenant, les chercheurs rapportent le premier aperçu direct de la façon dont une crème ou une lotion est structurée à l'échelle moléculaire, et ce n'est pas tout à fait ce à quoi ils s'attendaient.
Les chercheurs présenteront leurs résultats aujourd'hui lors de la réunion et exposition nationale de l'American Chemical Society (ACS) à l'automne 2019.
"La stabilité à long terme et les propriétés cliniques d'une crème sont déterminées par sa structure fondamentale, " dit Delaram Ahmadi, l'étudiant diplômé qui a effectué l'étude. "Si nous pouvons comprendre la microstructure chimique de la crème et la relier à la structure de la peau, alors peut-être que nous pourrons mieux réparer la barrière cutanée compromise."
L'un des conseillers en recherche d'Ahmadi, David Barlow, Doctorat., ajoute, "Nous voulions améliorer la science autour de la formulation des crèmes afin que les entreprises puissent les formuler de manière plus rationnelle pour obtenir exactement ce qu'elles veulent. La chose la plus importante que nous ayons trouvée est que l'image classique de la structure d'une crème est très naïve."
Les formulateurs ont principalement déduit la structure de ces émulsions sur la base de mesures indirectes, Barlow explique. Mais son groupe a adopté une approche directe, avec Ahmadi analysant la crème à l'aide de techniques de diffusion de rayons X et de neutrons pour déterminer comment les ingrédients étaient dispersés. Ahmadi et Barlow sont au King's College de Londres, et leur co-investigateur, Jayne Lawrence, Doctorat., est à l'Université de Manchester.
La crème est généralement considérée comme des piles de lamelles, ou membranes, composé de tensioactifs et de co-tensioactifs qui maintiennent les gouttelettes d'huile dispersées dans l'eau (ou vice versa). Pour révéler la véritable structure d'une crème, les chercheurs ont commencé avec une formulation de crème aqueuse de la pharmacopée britannique qui contient deux co-tensioactifs et un tensioactif dodécyl sulfate de sodium (SDS). Ils ont également incorporé un diol connu pour agir comme conservateur. Un par un, Ahmadi a remplacé chaque ingrédient par des versions isotopiques plus lourdes. Les chercheurs ont ensuite diffusé des rayons X et des neutrons sur les échantillons marqués sélectivement par des isotopes et, à partir des schémas de diffusion résultants, déterminé l'emplacement de chaque ingrédient et l'agrégat qu'il a formé dans la crème.
Les résultats étaient surprenants. Bien qu'ils aient observé des co-tensioactifs dans les couches lamellaires comme prévu, le tensioactif n'était pas là. "Le profil de pic du tensioactif suggérait que la molécule formait des micelles dans la crème, " dit Ahmadi. En plus, le conservateur n'a pas été trouvé dans la couche aqueuse, là où les scientifiques ont toujours supposé que ce serait. C'était, En réalité, résidant dans les lamelles. Les conservateurs ont un effet antimicrobien, prolongeant ainsi la durée de conservation. Les formulateurs avaient supposé que pour être un antimicrobien efficace, le conservateur devait être dissous dans la couche d'eau. Donc, Ahmadi dit que cette découverte pourrait signifier que les crèmes sont essentiellement auto-conservatrices.
L'équipe effectue actuellement des expériences informatiques pour modéliser le comportement des conservateurs dans un système bicouche comme une crème afin de comprendre pourquoi ils se trouvent dans la couche membranaire. Et ils veulent mieux comprendre la structure des micelles tensioactives dispersées dans les couches. "Je pense que personne d'autre n'a pensé qu'il y aurait ces micelles dans le système, " dit Barlow. " C'est nouveau, et nous devons réfléchir à leur position dans la structure et à ce qu'ils font."
Ils veulent aussi étudier différentes crèmes. Ahmadi dit que la formule de la pharmacopée britannique est assez basique, avec seulement cinq ingrédients. En outre, les entreprises de soins personnels ont progressivement éliminé le SDS en tant que surfactant, les chercheurs prévoient donc d'analyser les variations sans SDS à l'avenir.
