Universidad Nacional de ColombiaSede Bogotá

Diseño de Productos Cosméticos

Enjuague bucal a base de Mentol

OBJETIVO

General: Diseñar un enjuague bucal en una forma cosmética liquida homogénea con base en los estudios de preformulacion y formulación, tomando el mentol como principio activo.Específicos: -Proponer una formulación de un enjuague bucal que tenga como base mentol, teniendo en cuenta los componentes que la conforman, sus propiedades, estabilidad e incompatibilidades.-Poner en práctica los conocimientos adquiridos en el diseño de productos cosméticos, basándonos en el principio activo, su estabilidad y la adecuación en la zona de aplicación.

PREFORMULACIÓN

Enjuague bucal: Un enjuague bucal puede cumplir dos objetivos: a. Enjuague bucal terapéutico: Los enjuagues o lavados terapéuticos tienen por

finalidad reducir la formación de placas, gingivitis, las caries dentales y la estomatitis.b. Enjuague bucal cosmético: Están destinados a combatir la halitosis, mediante el uso

de agentes antimicrobianos o aromatizantes. Los enjuagues bucales pueden cumplir otras finalidades, como brindar sensación de alivio y frescura en la boca.

Los enjuagues bucales por lo general contienen cuatro grupos de excipientes:

Alcoholes: El alcohol a menudo está presente en concentraciones típicas del 10-20 %. Es aromatizante confiere una característica más pronunciada al sabor, contribuye a disimular el sabor desagradable de algunos componentes activos, actúa como agente cosolvente para algunas sustancias aromatizantes y puede llegar a actuar como preservante. Los humectantes tales como la glicerina o el sorbitol pueden encontrarse de un 5-20 %, brindando cuerpo a la preparación.

Surfactantes: Puede llegar a usarse surfactantes como un medio para contribuir en la solubilización de agentes aromatizantes y eliminación de restos por medio de una acción espumosa al momento de su uso, pueden utilizarse para estos fines surfactantes no iónicos en concentraciones del 0,1-0,5 %, surfactantes aniónicos como el lauril sulfato de sodio, surfactantes catiónicos como el cloruro de cetilpiridinio por sus propiedades antimicrobianas, sin embargo este agente provee un sabor amargo al producto.

Esencias aromatizantes: Se utilizan conjuntamente con el alcohol y los humectantes para enmascarar sabores desagradables, algunas de las sustancias más utilizadas son la menta verde, la canela, aceites esenciales de gaulteria, el mentol y el metil salicilato.

Colorantes: Se utilizan para brindar color al producto, este debe estar acorde con el sabor y el aroma del enjuague propuesto.

Mentol: También conocido como alcanfor de menta, es un monoterpeno cíclico, el cual se encuentra como constituyente importante de los aceites esenciales de Mentha canadensis y Mentha piperita L, junto con la mentona, la isomentona y otros compuestos que imparten el sabor a menta, y el olor de las plantas del género Mentha.

Comercialmente el L-mentol se obtiene principalmente por la extracción de los aceites esenciales de estas plantas. Cuando se hace referencia al mentol en general, se asume que el L o (-) mentol está implícito. La principal forma de mentol encontrada en la naturaleza es (-) mentol (L-mentol), esta forma es comúnmente usada, ya que posee mejores propiedades refrescantes en comparación con los otros isómeros del mentol. [1] El mentol también puede prepararse por métodos sintéticos parciales o totales, el mentol racémico (dl-mentol) se obtiene a través de varias rutas sintéticas, como por ejemplo la hidrogenación del timol.

Nombre Químico: (1RS,2RS,5RS)-( )-5-Metil-2-(1-metiletil) ciclohexanoFórmula empírica: C10H20OCAS-No. 1490-04-6Peso molecular: 156.27 g/molFórmula Estructural:

Punto de ebullición: 212 ºCPunto de fusión (dl-mentol): 34 ºCIntervalo de fusión l-mentol: 41 - 44 ºCPunto de congelación dl-mentol: 27 - 28 ºCÍndice de Refracción: nD20 = 1.4615Rotación óptica L-mentol: -45º y -51º (Solución de prueba: 100 mg por mL, en alcohol)

Isómeros del mentol: La mezcla racémica del mentol contiene partes iguales de los isómeros (1R, 2S, 5R) y (1S, 2R, 5S) del mentol. La United Stated Pharmacopoeia Vol 32, (USP 32 por sus siglas en inglés) especifica que el mentol puede utilizarse ya sea de origen natural (L-mentol) o de origen sintético por un preparado racémico dl-mentol los cuales son los principales isómeros presentes en el mentol, sin embargo el mentol al poseer tres átomos de carbono asimétricos presenta una variedad de isómeros ópticos. [1]

Cristales de Mentol: Son generalmente en forma de aguja, incoloros brillantes de forma prismática, aciculares o hexagonales que forman aglomerados, con un fuerte olor característico, la forma cristalina del mentol puede variar con el tiempo debido a sublimación que sufre dentro de un envase cerrado.

Solubilidad: Muy soluble en: Etanol (95 %), cloroformo, éter, ácidos grasos y parafina líquidaLibremente soluble en: Ácido acético glacialSoluble en: Acetona, bencenoMuy insoluble en: GlicerinaPrácticamente insoluble en: Agua

Solvente Constante dieléctrica (є)

Agua 78,5

Glicerina 42,5

Propilenglicol 32

Alcohol USP 27,5

Cloroformo 4,8

Éter 4,3

Aceite de oliva 3,1

Perfil de Solubilidad:

Figura 1. Perfil de solubilidad teórico del mentol en función de la constante dieléctrica.

Aplicaciones del mentol: El mentol es utilizado ampliamente en productos farmacéuticos, productos de confitería y productos cosméticos como un agente saborizante o potenciador de olor. Posee olor característico, también posee propiedades que dan sensación refrescante al ser usado en preparaciones tópicas. Se ha investigado el mentol también como potenciador de la penetración en la piel para productos transdérmicos y para productos de perfumería. Cuando se aplica sobre la piel el mentol dilata los vasos sanguíneos, causando sensación de frialdad seguido de un efecto analgésico, por lo cual es utilizado en cremas, lociones y ungüentos. Al administrarse por vía oral en pequeñas dosis el mentol posee propiedades carminativas. [1]

Tabla 1. Usos del mentol en productos farmacéuticos y cosméticos.

Estabilidad del Mentol: Formulaciones que contienen mentol 1 % w/w en forma de crema acuosa, se ha informado que es estable durante 18 meses almacenado a temperatura ambiente. El mentol debe almacenarse en un recipiente bien cerrado a una temperatura que no exceda los 25 ºC ya que sublima fácilmente.

Manejo y seguridad: En grandes cantidades puede ser irritante para la piel, los ojos y las mucosas.

Características de la vía de aplicación: De acuerdo con la terminología dental estándar y aceptada, la mucosa bucal se refiere a la mucosa oral que recubre el interior de la mejilla de la cavidad oral. La mucosa labial se refiere a la mucosa alveolar del labio inferior interno. La mucosa lingual se refiere la mucosa que recubre el lengua. La mucosa oral es una multicapa de epitelio escamoso estratificado compuesto por queratinocitos. Los queratinocitos basales se dividen y reponen las células para mantener sano el epitelio.

Las células epiteliales de la mucosa oral se infunden con flora intracelular y extracelular, polimicrobianas principalmente de estreptococos sin embargo se pueden incluir otras especies de microorganismos tales como: Actinobacillus actinomycetemcomitans, Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythensis, Fusobacterium nucleatum, Prevotella intermedia, Oral Campylobacter species, Eikenella corrodens, Treponema denticola.

Figura 2. Características de la mucosa oral.

Es conocido que el recubrimiento de la saliva de todas las superficies orales presenta una capacidad buffer compuesta principalmente por buffer de bicarbonatos (pka 6.1) y buffer de fosfatos (pka 7.2) que neutralizan bacterias y ácidos cariogénicos y que está se encuentra en un rango de pH entre 6.5 y 7.5. Este factor es considerado importante en la prevención de caries dentales y la mineralización en los dientes. Sin embargo el pH en la cavidad oral puede variar dependiendo de la zona, principalmente por la colonización bacteriana, contacto de comida y bebidas, irrigación sanguínea entre otras. En la tabla 2 se realiza un resumen del pH de las distintas zonas de la cavidad bucal: boca, lengua, labios y paladar. [2]

Sitio pH en personas sanas

Lengua 6.65 ± 0.61

Boca 6.68 ± 0.55

Paladar 7.23 ± 0.88

Labios 6.61 ± 0.60

Tabla 2. Resumen de distribución de pH en la cavidad oral. [2]

FORMULACIÓN

Definición del vehículo: Debido a que el mentol es prácticamente insoluble en agua, se debe hacer uso de alternativas de cosolventes para conformar el vehículo y garantizar que la cantidad de mentol a disolver sea la que deseamos. Además que al ser un productos cosmético que va a estar en contacto directo con la mucosa bucal, se deben emplear solventes que no produzcan daño alguno durante su aplicación. Es por esto que se eligió como cosolventes:

Alcohol USP: El alcohol USP se utiliza en muchos productos cosméticos y farmacéuticos debido a que tiene como función ser un agente antimicrobiano, desinfectante, penetrante de la piel y disolvente. Además las soluciones tópicas de etanol se utilizan en el desarrollo de sistemas de administración transdérmica de fármacos como potenciadores de la penetración.

El alcohol es bactericida en mezclas acuosas a concentraciones entre 60-95 % v/v; la concentración óptima se considera que es 70 % v/v. La actividad antimicrobiana se mejora en presencia de sales de ácido edético. Además el alcohol se inactiva en presencia de tensioactivos no iónicos y es ineficaz contra las esporas bacterianas. [4]

Incompatibilidades: En condiciones ácidas, soluciones de alcohol pueden reaccionar violentamente con materiales oxidantes. Las mezclas con álcali pueden oscurecerse debido a una reacción con cantidades residuales de aldehído. Soluciones de alcohol son incompatibles con envases de aluminio. [4]

Propilenglicol: El propilenglicol es un agente antimicrobiano, desinfectante, humectante, plastificante, agente estabilizador y cosolvente miscible con el agua. Es mejor solvente que la glicerina y se disuelve en una amplia variedad de materiales, tales como corticosteroides, fenoles, sulfamidas, barbitúricos, vitaminas (A y D), la mayoría de los alcaloides, y muchos anestésicos locales. Como antiséptico es similar al alcohol. Se usa también en la industria cosmética y alimentaria como un portador de emulsificantes y como vehículo para sabores en preferencia a etanol, ya que su falta de volatilidad proporciona un sabor más uniforme. [4]

Incompatibilidades: El propilenglicol es químicamente estable cuando se mezcla con alcohol USP, glicerina o agua. Es incompatible con reactivos oxidantes tales como permanganato de potasio. [4]

Glicerina: La glicerina es un agente antimicrobiano, cosolvente, emoliente, humectante, plastificante, agente edulcorante y agente de tonicidad. En soluciones orales la glicerina se utiliza como un agente disolvente, agente edulcorante, preservante antimicrobiano y como agente que aumenta la viscosidad. [4]

Incompatibilidades: La glicerina puede explotar si se mezcla con agentes oxidantes fuertes tales como trióxido de cromo, clorato de potasio, o permanganato de potasio. Decoloración negra de la glicerina se produce en presencia de la luz, o en contacto con óxido de zinc o nitrato de bismuto básico. [4]

Análisis de la formulación: De acuerdo al perfil teórico de solubilidad de nuestro principio activo (mentol), vamos a tomar como constante dieléctrica 53, ya que en este valor vamos a garantizar que se disuelva la cantidad de mentol que queremos en nuestro enjuague (2 %), a la vez que vamos a estar más cerca de la constante dieléctrica del agua, lo que implica una mayor proporción de la misma en nuestra formulación, siendo una ventaja para el producto. El volumen total de nuestro enjuague va a ser de 50 ml.

De acuerdo a esto, se tienen los siguientes cálculos: 2 % = 2 g / 100 ml

Cálculo para definir el vehículo: Para obtener la proporción de cada uno de los cosolventes de la formulación, es necesario fijar algunas proporciones, con el fin de hacer más fácil los cálculos y poder despejar algunas variables.Se va a fijar a 20 % la cantidad de alcohol USP, ya que este valor está por debajo de la cantidad que produce efectos adversos indeseados (25 %), como lo son lesiones en la mucosa bucal debido al efecto cáustico del alcohol (quemazón). Una concentración mayor o igual a 25 % de alcohol se ha visto que puede producir desprendimiento del epitelio bucal, ulceraciones en la mucosa, gingivitis y petequias (diminutos puntos rojos), así como lesiones blancas debido a una prolongada exposición. [5]

También se va a fijar la glicerina al 10 %, debido a que una concentración mayor puede generar un incremento significativo en la viscosidad de la solución, además de producir un exceso de dulzor en el producto.

Como variables vamos a presentar: X = Porcentaje de Agua en la formulaciónY = Porcentaje de Propilenglicol en la formulación

1 = 0,20 + 0,10 + X + Y1 - 0,30 = X + Y0,70 = X + Y0,70 – X = Y 53 = (78,5 * X) + (27,5 * 0,20) + (32 * (0,70 – X)) + (42,5 * 0,10)53 = 78,5 X + 5,5 + 22,4 – 32 X + 4,2553 - 32,15 = 46,5 X 20,85 = 46,5 X20,85 / 46,5 = X

X = 0,4484 X = 44,84 % de Agua

Y = 0,70 - 0,4484 Y = 0,2516 Y = 25,16 % de Propilenglicol

Como vemos en los resultados anteriores, vamos a tener una adecuada proporción de agua en la formulación, siendo una ventaja en el producto, debido al bajo costo del agua y a minimizar los efectos adversos que pueden producir los demás disolventes. La proporción del propilenglicol es la esperada, ya que generalmente se usa una concentración del 25 % de propilenglicol como cosolvente en soluciones orales.

Vehículo:

Componente % ml Motivo de Elección

Alcohol USP 20 10,00 Contribuye a la disolución del mentol. Da propiedades antisépticas al producto

Propilenglicol 25,16 12,58 Contribuye a la disolución del mentol, así como a la obtención de una solución traslúcida.

Glicerina 10 5 Contribuye a la formación del vehículo. Presenta compatibilidad con los otros componentes del

vehículo.

Agua 44,84 22,42 Da cuerpo al vehículo, contribuye a la forma de presentación del producto

Colorante: Como colorante vamos a elegir el Azul brillante FCP, el cual es un colorante que se emplea en la industria alimentaria como aditivo capaz de teñir los alimentos de color azul. Otros usos son en cosmética y en colutorios bucales. Se trata de una sal sódica que se elabora a partir de los derivados del petróleo, principalmente de los hidrocarburos aromáticos. Es muy soluble en agua y se presenta en forma de polvo de color azul rojizo, a veces en forma de gránulos. Posee una buena coloración y es poco tóxico, siendo aceptado por diversos organismos sanitarios. [6]

Estructura química Azul brillante (CL 42090)

Requerimientos del EnvaseEl envase debe cumplir con requerimientos básicos como lo son: protección, funcionalidad y motivación. La protección hace referencia a la capacidad del envase de mantener el producto en condiciones óptimas, de manera que no se modifiquen sus propiedades. La funcionalidad se trabaja desde el punto de vista del manejo del producto, disposición final del producto, así como su identificación. La motivación en cuanto a cómo se ofrece el producto a un consumidor así como su proyección de mercado.

Protección: El envase debe mantener las cualidades del producto frente a diferentes condiciones ambientales (temperatura, humedad, luz, ataque microbiano) durante el tiempo de almacenamiento, transporte y uso del producto.

De acuerdo con las consideraciones de estabilidad y funcionalidad del producto, es preciso utilizar como material de envase el plástico. Dentro de la clasificación de envases de plástico se ubican los polímeros termoplásticos, los cuales al ser calentados se vuelven líquidos y al ser enfriados vuelven a su estado sólido, por este motivo han sido utilizados en la producción automatizada de envases a gran escala. Continuando con este orden de ideas el envase deberá aislar al producto de manera eficiente de los factores de inestabilidad proporcionados desde un ambiente externo en cuanto a diferentes propiedades que se exhiben a continuación:

1. Propiedades Ópticas: Exhibir propiedades ópticas en cuanto a la transmisión de luz, así como el brillo, propiedad que da parámetros acerca de la reflexión especular de la luz.

2. Propiedades Mecánicas: Resistencia al impacto, como un indicador acerca de la tolerancia de una carga de choque, al recibir una muestra de golpe, si la fuerza del impacto supera el límite de elasticidad del material, se producirá una fractura en el material. Resistencia al desgarro, como indicador de la fuerza necesaria para iniciar un desgarro en el material así como para extenderlo.

3. Ataque Químico: Resistencia del material de plástico a los ácidos, álcalis, grasas, solventes, agua y luz como factores importantes en la compatibilidad de los materiales.

4. Propiedades de barrera: Indican la permeabilidad al vapor de agua, oxígeno y dióxido de carbono principalmente. La penetración a través de una barrera plástica dependerá de la composición del plástico, la superficie de penetración así como de la presión parcial de la sustancia permeante.[3]

Tabla 3. Índice de permeabilidad de materiales plásticos de uso cosmético y farmacéutico. [3]

Envase Seleccionado Polipropileno (PP): El polipropileno exhibe propiedades de alta resistencia química así como una alta resistencia de shock a temperaturas ordinarias, es más liviano que el polietileno sin embargo es más rígido y resistente al calor, presenta resistencia eléctrica. Debido a su composición el polipropileno presenta un buen comportamiento en cuanto aislamiento de la luz y las propiedades de barrera. Además exhibe índices bajos de permeabilidad en cuanto a vapor de agua y oxígeno en relación con el polietileno. La baja densidad del polipropileno representa una ventaja económica en cuanto a su obtención.

Conclusiones: - Se aplicó la aproximación sistemática al diseño de un producto cosmético para realizar las etapas de preformulacion y formulación de una forma cosmética homogénea basada en las propiedades del mentol como componente activo.- Se logró aplicar el concepto de constante dieléctrica cosolvencia como método primordial en el diseño de una forma cosmética tipo solución que contiene como principio activo un compuesto insoluble en agua como el mentol. - A partir de datos teóricos de solubilidad del mentol y de su relación con la constante dieléctrica fue posible establecer un vehículo con una constante dieléctrica de 53 asegurando que el principio activo se encuentre en solución, y que la proporción de los disolventes sean adecuados para la vía de aplicación y seguridad del consumidor.

Bibliografía: 1. Guy P.P. Kamatou, Ilze Vermaak, Alvaro M. Viljoen, Brian M. Lawrence, Menthol: A simple monoterpene with remarkable biological properties, phytochemistry 2013; 96: 15–25.2. G. Yosipovitch, I. Kaplan, S. Calderon, M. David, Y. Huak, and A. Weinberger, Distribution of Mucosal pH on the Bucca, Tongue, Lips and Palate, Acta Derm Venereol 2001; 81: 178–180.3. Gennaro, A.R Remington: The science and practice of pharmacy. 20° edición. Editorial médica Panamericana. Buenos Aires. 2003. Pág 2278-2284.4. Rowe Raymond C., Sheskey Paul J., Owen Sian C. Handbook of Pharmaceutical Excipients. Pharmaceutical Press & Apha. 6th Edition. 20065. Enjuague bucal con alcohol. Disponible en: http://www.buccasana.es/es-mas-eficaz-el-enjuague-bucal-con-alcohol/ Consultado: Septiembre 22 de 2015. 6. CL 42090. Disponible en: http://cosmetics.specialchem.com/inci/ci-42090 Consultado: Septiembre 22 de 2015.