O shampoo é um produto de uso diário para remover a sujeira do couro cabeludo e dos cabelos, mantendo-os limpos. Os principais ingredientes do shampoo são tensoativos (também chamados de surfactantes), espessantes, condicionadores, conservantes, etc. O ingrediente mais importante são os tensoativos. As funções dos tensoativos incluem não apenas a limpeza, a formação de espuma, o controle do comportamento reológico e a suavidade para a pele, mas também desempenham um papel fundamental na floculação catiônica. Como o polímero catiônico pode se depositar nos fios de cabelo, o processo está intimamente relacionado à atividade superficial, que por sua vez auxilia na deposição de outros componentes benéficos (como emulsões de silicone e ativos anticaspa). Alterar o sistema de tensoativos ou os níveis de eletrólitos sempre causa uma reação em cadeia nos efeitos dos polímeros condicionadores no shampoo.
1. Atividade da tabela SLES
O SLS possui um bom efeito hidratante, produz espuma abundante e tende a gerar espuma instantânea. No entanto, interage fortemente com proteínas e é altamente irritante para a pele, sendo raramente utilizado como principal tensoativo. O principal ingrediente ativo dos shampoos atualmente é o SLES. O efeito de adsorção do SLES na pele e nos cabelos é consideravelmente menor do que o do SLS correspondente. Produtos com SLES com maior grau de etoxilação podem, na verdade, não apresentar efeito de adsorção. Além disso, a espuma produzida com SLES possui boa estabilidade e alta resistência à água dura. A pele, especialmente as mucosas, é muito mais tolerante ao SLES do que ao SLS. Lauril éter sulfato de sódio e lauril éter sulfato de amônio são os dois tensoativos SLES mais utilizados no mercado. Pesquisas realizadas por Long Zhike e outros demonstraram que o lauril sulfato de amina apresenta maior viscosidade da espuma, boa estabilidade, volume de espuma moderado, boa detergência e deixa os cabelos mais macios após a lavagem. No entanto, o lauril sulfato de amônio se dissocia em meio alcalino, liberando gás amônia. Por isso, o lauril sulfato de sódio, que requer uma faixa de pH mais ampla, é mais utilizado, embora seja mais irritante que os sais de amônio. O número de unidades etoxi do SLES geralmente varia entre 1 e 5. A adição de grupos etoxi reduz a concentração micelar crítica (CMC) dos surfactantes sulfatados. A maior redução na CMC ocorre com a adição de apenas um grupo etoxi, enquanto que, com a adição de 2 a 4 grupos etoxi, a redução é muito menor. À medida que o número de unidades etoxi aumenta, a compatibilidade do AES com a pele melhora, e praticamente nenhuma irritação cutânea é observada em SLES contendo cerca de 10 unidades etoxi. Contudo, a introdução de grupos etoxi aumenta a solubilidade do surfactante, o que dificulta o aumento da viscosidade; portanto, é necessário encontrar um equilíbrio. Muitos shampoos comerciais usam SLES, que contém em média de 1 a 3 unidades de etoxila.
Em resumo, o SLES é economicamente viável em formulações de xampu. Ele não só produz espuma abundante, apresenta alta resistência à água dura, como também facilita o espessamento e possui rápida floculação catiônica, sendo, portanto, o surfactante mais utilizado em xampus atualmente.
2. Surfactantes de aminoácidos
Nos últimos anos, devido à presença de dioxano no SLES, os consumidores têm optado por sistemas surfactantes mais suaves, como os sistemas surfactantes à base de aminoácidos, os sistemas surfactantes de alquil glicosídeos, etc.
Os surfactantes de aminoácidos são divididos principalmente em acil glutamato, N-acil sarcosinato, N-metilacil taurato, etc.
2.1 Acil glutamato
Os acilglutamatos são divididos em sais monossódicos e dissódicos. A solução aquosa dos sais monossódicos é ácida, enquanto a solução aquosa dos sais dissódicos é alcalina. O sistema surfactante de acilglutamato possui capacidade espumante, propriedades umectantes e de lavagem adequadas, além de resistência à água dura, superiores ou semelhantes às do SLES. É altamente seguro, não causa irritação ou sensibilização aguda da pele e apresenta baixa fototoxicidade. A irritação única na mucosa ocular é leve, e a irritação na pele lesionada (solução a 5% em massa) é semelhante à da água. O acilglutamato mais representativo é o cocoilglutamato dissódico. O cocoilglutamato dissódico é produzido a partir de ácido de coco e ácido glutâmico, ambos naturais e extremamente seguros, após a adição de cloreto de acila. Li Qiang et al. Em um estudo intitulado "Pesquisa sobre a Aplicação de Cocoil Glutamato Dissódico em Xampus sem Silicone", constatou-se que a adição de cocoil glutamato dissódico ao sistema SLES pode melhorar a capacidade de formação de espuma e reduzir os sintomas semelhantes aos da síndrome do intestino irritável (SLES), como irritação. Quando o fator de diluição foi de 10, 20, 30 e 50 vezes, o cocoil glutamato dissódico não afetou a velocidade e a intensidade da floculação do sistema. Quando o fator de diluição foi de 70 ou 100 vezes, o efeito de floculação foi melhor, porém a formação de espuma tornou-se mais difícil. Isso ocorre porque a molécula de cocoil glutamato dissódico possui dois grupos carboxila, e o grupo de cabeça hidrofílico intercepta a interface. Essa maior área resulta em um parâmetro de empacotamento crítico menor, facilitando a agregação do surfactante em formato esférico, o que dificulta a formação de micelas vermiformes e, consequentemente, a formação de espuma.
2.2 N-acil sarcosinato
O N-acil sarcosinato possui efeito umectante em pH neutro a levemente ácido, apresenta forte capacidade de formação de espuma e estabilização, além de alta tolerância à água dura e eletrólitos. O mais representativo é o lauroil sarcosinato de sódio. O lauroil sarcosinato de sódio possui excelente efeito de limpeza. Trata-se de um surfactante aniônico do tipo aminoácido, preparado a partir de fontes naturais de ácido láurico e sarcosinato de sódio por meio de uma reação em quatro etapas: ftalização, condensação, acidificação e formação de sal. O desempenho do lauroil sarcosinato de sódio em termos de formação de espuma, volume de espuma e capacidade antiespumante é semelhante ao do lauril éter sulfato de sódio. No entanto, em sistemas de xampu contendo o mesmo polímero catiônico, as curvas de floculação dos dois apresentam diferenças significativas. Durante a formação de espuma e a fricção, o xampu com sistema de aminoácido apresenta menor deslizamento do que o xampu com sistema de sulfato. Na fase de enxágue, não apenas a lubrificação é ligeiramente menor, como também a velocidade de enxágue do xampu de aminoácidos é menor do que a do xampu de sulfato. Wang Kuan et al. descobriram que o sistema composto de lauroil sarcosinato de sódio e surfactantes não iônicos, aniônicos e zwitteriônicos, ao variar parâmetros como a dosagem e a proporção dos surfactantes, mostrou que, para sistemas compostos binários, uma pequena quantidade de glicosídeos alquílicos pode alcançar um espessamento sinérgico; enquanto em sistemas compostos ternários, a proporção tem um grande impacto na viscosidade do sistema, sendo que a combinação de lauroil sarcosinato de sódio, cocamidopropil betaína e glicosídeos alquílicos pode alcançar melhores efeitos de autoespessamento. Os sistemas de surfactantes de aminoácidos podem aprender com esse tipo de esquema de espessamento.
2.3 N-Metilaciltaurina
As propriedades físico-químicas do N-metilacil taurato são semelhantes às do alquil sulfato de sódio com o mesmo comprimento de cadeia. Ele também possui boas propriedades espumantes e não é facilmente afetado pelo pH e pela dureza da água. Apresenta boas propriedades espumantes em pH levemente ácido, mesmo em água dura, o que lhe confere uma gama de usos mais ampla do que os alquil sulfatos, sendo menos irritante para a pele do que o N-lauroil glutamato de sódio e o lauril fosfato de sódio. Próximo ao SLES, e muito inferior a ele, é um surfactante suave e de baixa irritação. O metil cocoil taurato de sódio é um surfactante bastante representativo. O metil cocoil taurato de sódio é formado pela condensação de ácidos graxos de origem natural e metil taurato de sódio. É um surfactante aminoácido generalizado com espuma abundante e boa estabilidade da espuma. Basicamente, não é afetado pelo pH e pela dureza da água. O metil cocoil taurato de sódio apresenta um efeito espessante sinérgico com surfactantes anfotéricos, especialmente os surfactantes anfotéricos do tipo betaína. Zheng Xiaomei et al., em “Pesquisa sobre o Desempenho de Aplicação de Quatro Surfactantes de Aminoácidos em Xampus”, focaram-se no cocoil glutamato de sódio, cocoil alaninato de sódio, lauroil sarcosinato de sódio e lauroil aspartato de sódio. Realizou-se um estudo comparativo sobre o desempenho de aplicação em xampu. Tomando o lauril éter sulfato de sódio (SLES) como referência, foram discutidos o desempenho de formação de espuma, a capacidade de limpeza, o poder espessante e o poder de floculação. Através de experimentos, concluiu-se que o desempenho de formação de espuma do cocoil alaninato de sódio e do lauroil sarcosinato de sódio é ligeiramente superior ao do SLES; a capacidade de limpeza dos quatro surfactantes de aminoácidos apresenta pouca diferença, sendo todos ligeiramente superiores ao do SLES; o poder espessante é geralmente inferior ao do SLES. Ao adicionar um espessante para ajustar a viscosidade do sistema, a viscosidade do sistema de cocoil alaninato de sódio pode ser aumentada para 1500 Pa·s, enquanto a viscosidade dos outros três sistemas de aminoácidos permanece inferior a 1000 Pa·s. As curvas de floculação dos quatro tensoativos de aminoácidos são mais suaves do que as do SLES, indicando que o xampu de aminoácidos enxágua mais lentamente, enquanto o sistema de sulfato enxágua ligeiramente mais rápido. Em resumo, ao engrossar a fórmula do xampu de aminoácidos, pode-se considerar a adição de tensoativos não iônicos para aumentar a concentração de micelas com o objetivo de espessamento. Também é possível adicionar espessantes poliméricos, como o dioleato de metilglicose PEG-120. Além disso, a formulação com condicionadores catiônicos adequados para melhorar a penteabilidade ainda representa um desafio nesse tipo de formulação.
3. Surfactantes glicosídicos alquílicos não iônicos
Além dos surfactantes de aminoácidos, os surfactantes não iônicos de alquil glicosídeos (APGs) têm atraído grande atenção nos últimos anos devido à sua baixa irritação, respeito ao meio ambiente e boa compatibilidade com a pele. Combinados com surfactantes como os poliéter sulfatos de álcool graxo (SLES), os APGs não iônicos reduzem a repulsão eletrostática dos grupos aniônicos do SLES, formando micelas grandes com estrutura em forma de bastonete. Essas micelas têm menor probabilidade de penetrar na pele, reduzindo a interação com as proteínas cutâneas e a consequente irritação. Fu Yanling et al. descobriram que, após testes com agentes ativos, os surfactantes aniônicos apresentaram as melhores propriedades espumantes, seguidos pelos surfactantes zwitteriônicos, enquanto os APGs apresentaram as piores propriedades espumantes. Xampus com tensoativos aniônicos como principais agentes tensoativos apresentam floculação evidente, enquanto tensoativos zwitteriônicos e APGs apresentam as piores propriedades espumantes. Não houve floculação; em termos de enxágue e facilidade de pentear em cabelos molhados, a ordem de melhor para pior é: APGs > ânions > zwitteriônicos, enquanto em cabelos secos, as propriedades de pentear de xampus com ânions e zwitterions como principais tensoativos são equivalentes. O xampu com APGs como principal tensoativo apresenta as piores propriedades de pentear; o teste da membrana corioalantoide de embrião de galinha mostra que o xampu com APGs como principal tensoativo é o mais suave, enquanto o xampu com ânions e zwitterions como principais tensoativos é bastante suave. Os APGs têm baixa CMC e são detergentes muito eficazes para a pele e lipídios do sebo. Portanto, os APGs atuam como o principal tensoativo e tendem a deixar o cabelo com sensação de ressecamento e falta de hidratação. Embora sejam suaves para a pele, também podem remover lipídios e aumentar o ressecamento cutâneo. Portanto, ao usar APGs como principal surfactante, é preciso considerar o grau de remoção de lipídios da pele. Hidratantes adequados podem ser adicionados à fórmula para prevenir a caspa. Para o ressecamento, o autor também considera que podem ser usados como um xampu para controle da oleosidade, apenas como referência.
Em resumo, a principal estrutura atual de tensoativos em fórmulas de xampu ainda é dominada por tensoativos aniônicos, que se dividem basicamente em dois sistemas principais. Primeiro, o SLES é combinado com tensoativos zwitteriônicos ou não iônicos para reduzir a irritação. Esse sistema de formulação produz espuma abundante, é fácil de engrossar, apresenta floculação rápida em comparação com condicionadores catiônicos e à base de óleo de silicone, além de baixo custo, sendo, portanto, o sistema de tensoativos mais utilizado no mercado. Segundo, sais de aminoácidos aniônicos são combinados com tensoativos zwitteriônicos para aumentar a capacidade de formação de espuma, o que representa um grande avanço no desenvolvimento do mercado. Esse tipo de formulação é suave e produz espuma abundante. No entanto, como a formulação com sais de aminoácidos flocula e enxágua lentamente, o cabelo fica relativamente seco. Os APGs não iônicos representam uma nova direção no desenvolvimento de xampus devido à sua boa compatibilidade com a pele. A dificuldade no desenvolvimento desse tipo de fórmula reside em encontrar surfactantes mais eficientes para aumentar a densidade da espuma e em adicionar hidratantes adequados para atenuar o impacto dos APGs no couro cabeludo seco.
Data da publicação: 21/12/2023