Iedereen die de stress en het ongemak van rauwe, geïrriteerde huid kent het reliëf dat gepaard gaat met het insmeren op een romige lotion. Topische crèmes bevatten over het algemeen een paar standaard ingrediënten, maar fabrikanten weten weinig over hoe deze componenten op elkaar inwerken om de prestaties van het product te beïnvloeden. Nutsvoorzieningen, onderzoekers rapporteren de eerste directe glimp van hoe een crème of lotion op moleculaire schaal is gestructureerd, en het is niet helemaal wat ze verwachtten.

De onderzoekers zullen hun resultaten vandaag presenteren op de American Chemical Society (ACS) Fall 2019 National Meeting &Exposition.

"De stabiliteit op lange termijn en de klinische eigenschappen van een crème worden bepaald door de fundamentele structuur, " zegt Delaram Ahmadi, de afstudeerder die het onderzoek heeft uitgevoerd. "Als we de chemische microstructuur van de crème kunnen begrijpen en die kunnen relateren aan de structuur van de huid, dan kunnen we misschien de aangetaste huidbarrière beter herstellen."

Een van Ahmadi's onderzoeksadviseurs, David Barlow, doctoraat, voegt toe, "We wilden de wetenschap rond crèmeformulering verbeteren, zodat bedrijven ze rationeler kunnen formuleren om precies te krijgen wat ze willen. Het belangrijkste dat we ontdekten, is dat het leerboekbeeld van de structuur van een crème erg naïef is."

Samenstellers hebben de structuur van deze emulsies meestal afgeleid op basis van indirecte metingen, legt Barlow uit. Maar zijn groep nam een ​​directe benadering, met Ahmadi die de crème analyseerde met behulp van röntgen- en neutronenverstrooiingstechnieken om te bepalen hoe de ingrediënten werden verspreid. Ahmadi en Barlow zijn op King's College London, en hun mede-onderzoeker, Jayne Laurens, doctoraat, is aan de Universiteit van Manchester.

Crème wordt meestal gezien als stapels lamellen, of membranen, samengesteld uit oppervlakteactieve stoffen en co-oppervlakteactieve stoffen die oliedruppeltjes in water gedispergeerd houden (of vice versa). Om de ware structuur van een crème te onthullen, de onderzoekers begonnen met een waterige crèmeformulering van de British Pharmacopoeia die twee co-surfactanten en een natriumdodecylsulfaat (SDS) surfactant bevat. Ze bevatten ook een diol waarvan bekend is dat het als conserveermiddel werkt. Een voor een, Ahmadi verving elk ingrediënt door zwaardere isotopische versies. De onderzoekers verspreidden vervolgens röntgenstralen en neutronen van de selectief isotoop-gelabelde monsters en, van de resulterende patronen van verstrooiing, bepaalde de locatie van elk ingrediënt en het aggregaat dat het in de crème vormde.

De resultaten waren verrassend. Hoewel ze, zoals voorspeld, co-surfactanten in de lamellaire lagen waarnamen, de oppervlakteactieve stof was er niet. "Het piekprofiel van de oppervlakteactieve stof suggereerde dat het molecuul micellen in de crème vormde, " zegt Ahmadi. Bovendien, het conserveermiddel werd niet gevonden in de waterige laag, waar wetenschappers altijd hebben aangenomen dat het zou zijn. Het was, in feite, die in de lamellen verblijven. Conserveringsmiddelen hebben een antimicrobiële werking, waardoor de houdbaarheid wordt verlengd. Samenstellers waren ervan uitgegaan dat dit een effectief antimicrobieel middel was, het conserveermiddel moest worden opgelost in de waterlaag. Dus, Ahmadi zegt dat deze bevinding zou kunnen betekenen dat de crèmes in wezen zelfbehoudend zijn.

Het team voert momenteel computerexperimenten uit om het gedrag van de conserveermiddelen in een dubbellaagssysteem als een crème te modelleren om te begrijpen waarom ze zich in de membraanlaag bevinden. En ze willen de structuur van de micellen van oppervlakteactieve stoffen die in de lagen zijn verspreid beter begrijpen. "Ik denk niet dat iemand anders heeft overwogen dat er deze micellen in het systeem zouden zijn, " zegt Barlow. "Dit is nieuw, en we moeten nadenken over waar ze zich in de structuur bevinden en wat ze doen."

Ze willen ook verschillende crèmes bestuderen. Ahmadi zegt dat de formule van de British Pharmacopoeia vrij eenvoudig is, met slechts vijf ingrediënten. In aanvulling, persoonlijke verzorgingsbedrijven hebben SDS als oppervlakteactieve stof uitgefaseerd, dus zijn de onderzoekers van plan om in de toekomst variaties zonder SDS te analyseren.