A comparison between silicone‐free and silicone‐based emulsions: Technological features and in vivo evaluation. (8th August 2022)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Mancuso, Antonia; Tarsitano, Martine; Udongo, Betty P.; Cristiano, Maria Chiara; Torella, Daniele; Paolino, Donatella; Fresta, Massimo
• Is Part Of: International journal of cosmetic science. Volume 44:Number 5(2022)
• Page Start: 514
• Page End: 529
• Publication Date: 2022-08-08
• Subjects: cosmetic emulsions -- emulsion rheology -- emulsion stability -- in vivo safety testing -- silicones -- skin feeling; Cosmetics -- Periodicals; 668.5505
• DOI: 10.1111/ics.12800
• Languages: English
• ISSNs: 0142-5463

Abstract

Abstract: Objective: Nowadays, the use of silicones in cosmetic formulation is still controversial, given that "natural" or "biodegradable" components are preferred. Often, the exclusion and/or the discrimination of these excipients from cosmetic field are unmotivated because all things cannot be painted with the same brush. Hence, we want to bring to light and underline the advantages of including silicones in cosmetic emulsions, refuting and debunking some myths related to their use. Methods: Silicone‐free and silicone‐based emulsions were obtained within an easy homogenization process. Droplet size distribution was assessed by laser diffraction particle size analyser Mastersizer 2000™, and by optical microscopy. The long‐time stability profiles were investigated thanks to the optical analyser Turbiscan® Lab Expert. Diffusing wave spectroscopy (DWS) by Rheolaser Master™ and frequency sweep measurements by Kinexus® Pro Rotational Rheometer were carried out to assess a full rheological characterization. In vivo studies were carried out by the evaluation of Trans Epidermal Water Loss (TEWL) over time on healthy human volunteers. A skin feeling rating was collected from the same volunteers by questionnaire. Results: From size distribution analysis, a better coherence of data appeared for silicone‐based emulsion, as the size of the droplets was kept unchanged after 1 month, as well as the uniformity parameter. Morphological investigation confirmed a homogenous droplet distribution for both samples. Silicones enhanced the viscosity, compactness and strength of the cream, providing a suitable stability profile both at room temperature and when heated at 40°C. The solid‐like viscoelastic behaviour was assessed in the presence of dynamic oscillatory stresses. The monitoring of TEWL over time demonstrated non‐occlusive properties of emulsions containing silicones, the values of which were comparable to the negative control. Silicone‐based emulsions gained higher scores from the volunteers in silkiness, freshness and softness features, while lower scores were obtained in greasiness compared to silicone‐free emulsions. No cases of irritation were recorded by the candidates. Conclusion: The presence of specific silicones inside a cosmetic product improved its technological characteristics. The rheological identity and the stability feature showed the real suitability of prepared emulsion as a cosmetic product. Moreover, this study demonstrated that silicone‐based emulsions are safe for the skin and did not cause skin occlusion. Improved skin sensations are registered by potential consumers when silicones are included in the formulation. Résumé: Objectif: De nos jours, l'utilisation de silicones dans la formulation cosmétique reste controversée, étant donné que les ingrédients «naturels» ou «biodégradables» sont privilégiés. Souvent, l'exclusion et/ou la discrimination de ces excipients du domaine cosmétique ne sont pas motivées, parce que tous les éléments ne peuvent pas être logés à la même enseigne. Par conséquent, nous souhaitons mettre en évidence et souligner les avantages de l'inclusion des silicones dans les émulsions cosmétiques, tout en réfutant et en démystifiant certains mythes liés à leur utilisation. Méthodes: Des émulsions sans silicone et des émulsions à base de silicone ont été obtenues dans le cadre d'un processus d'homogénéisation facile. La distribution des tailles de gouttelettes a été évaluée par diffraction laser avec le granulomètre Mastersizer 2000™ et par microscopie optique. Les profils de stabilité à long terme ont été étudiés grâce à l'analyseur optique Turbiscan® Lab Expert. La spectroscopie par diffusion d'ondes (Diffusing Wave Spectroscopy, DWS) par le Rheolaser Master™ et les mesures de balayage de fréquence par le rhéomètre rotatif Kinexus® Pro ont été réalisées pour évaluer une caractérisation rhéologique complète. Des études in vivo ont été menées par le biais de l'évaluation de la perte d'eau transépidermique (PETE) au fil du temps sur des volontaires humains en bonne santé. Une évaluation de la sensation cutanée a été recueillie auprès des mêmes volontaires par le biais d'un questionnaire. Résultats: L'analyse de la distribution des tailles a révélé une meilleure cohérence des données pour l'émulsion à base de silicone, car la taille des gouttelettes a été maintenue inchangée après 1 mois, ainsi que le paramètre d'uniformité. L'investigation morphologique a confirmé une distribution homogène des gouttelettes pour les deux échantillons. Les silicones ont amélioré la viscosité, la densité et la résistance de la crème, offrant ainsi un profil de stabilité approprié aussi bien à température ambiante qu'après chauffage à 40°C. Le comportement viscoélastique analogue à celui d'un solide a été évalué en présence de contraintes oscillatoires dynamiques. Le suivi de la perte d'eau transépidermique (PETE) au fil du temps a établi des propriétés non occlusives des émulsions contenant des silicones, dont les valeurs étaient comparables à celles du contrôle négatif. Les émulsions à base de silicone ont obtenu des scores plus élevés chez les volontaires en termes de caractéristiques de douceur, de fraîcheur et de souplesse, tandis que des scores plus faibles ont été obtenus en termes d'onctuosité par rapport aux émulsions sans silicone. Aucun cas d'irritation n'a été enregistré chez les candidats. Conclusion: La présence de silicones spécifiques dans un produit cosmétique a amélioré ses caractéristiques technologiques. L'identité rhéologique et la caractéristique de stabilité ont montré la pertinence réelle d'une émulsion préparée en tant que produit cosmétique. De plus, cette étude a démontré que les émulsions à base de silicone sont sans danger pour la peau et n'ont provoqué aucune occlusion cutanée. Les consommateurs potentiels enregistrent une amélioration des sensations cutanées lorsque des silicones sont inclus dans la formulation.