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Étude rhéologique de produits cosmétiques et pharmaceutiques

Les caractéristiques rhéologiques des produits cosmétiques et pharmaceutiques sont essentielles pour leur fabrication, leur conditionnement, leur remplissage et leur stockage. Les consommateurs apprécient également la sensation que procure une crème étalée sur la peau ; ils veulent que le dentifrice reste sur la brosse à dents après l'avoir fait sortir du tube et ils désirent que les médicaments soient dans leur état optimal pour faire effet comme ils le doivent.

Lorsque les produits cosmétiques et pharmaceutiques sont développés pour une application externe, par exemple sous forme de lotions, gels, crèmes, ou pour une application orale, par exemple en tant que pilules ou sirops, ils prennent la forme de liquides, semi-solides et solides. Toutes ses formes peuvent être étudiées à l’aide d’un rhéomètre.

Comportement rhéologique des produits cosmétiques et pharmaceutiques

La rhéologie est largement utilisée dans les secteurs des cosmétiques et des produits pharmaceutiques pour tester une vaste gamme de produits. Les champs d'application vont de test très commun comme la mesure de la stabilité d'une crème à différentes températures à des mesures de très petites quantités d'échantillon qui sont un véritable défi, comme les anticorps et les hydrogels injectables qui peuvent être très onéreux et prendre un temps considérable. Dans ce cas, les instruments nécessaires pour le test d'un tel type de substances doivent être extrêmement sensibles et précis pour générer des résultats analytiques reproductibles par exemple à une température ambiante et corporelle.

Étude des produits cosmétiques et pharmaceutiques à l’aide de tests rhéologiques

Les tests rhéologiques sont utiles pour :

  • Contrôler la qualité des substances brutes, des produits finis et des processus de fabrication (mélange, pompage, emballage et remplissage)
  • Évaluer les effets de différents paramètres comme la formule, le temps et la température de stockage sur la qualité et l'acceptabilité du produit fini
  • Tester l'écoulement et la déformation des fluides et cellules biologiques

Cosmétiques et produits pharmaceutiques habituellement mesurés :

Gel coiffant

À côté des laques, le gel coiffant est certainement l’un des produits capillaires les plus populaires du marché. Le gel moderne pour les cheveux doit répondre à des exigences poussées. D'un côté, il doit être extrêmement fort, résistant à l'humidité et doit fournir un maintien de longue durée : d'un autre côté, il ne doit pas coller aux mains et aux cheveux.

Tests rhéologiques sur le gel coiffant

Gel est l’abréviation de « gélatine » et possède la même racine latine que « gelée » (jus de fruit ou de viande épaissi). Il s'agit souvent d'un système à dispersion fine consistant en au moins une phase solide et une phase liquide formant un réseau tri-dimensionnel. Sa consistance est viscoélastique et peut être testée avec un rhéomètre.

Le contrôle constant de la viscosité et du point de rupture garantit une qualité constante. Alors que la viscosité d'un gel pour les cheveux est un paramètre particulièrement important durant la production et pour l'évaluation du produit pendant son développement, le point de rupture est particulièrement important pour l'évaluation du produit fini par le client. Le point de rupture correspond directement aux propriétés élastiques de l'échantillon au repos. Les gels dont le point de rupture est élevé ou possédant une caractéristique gélifiante élevée sont perçus par le client comme ayant « plus de volume ». Une forte caractéristique gélifiante donne l'impression d'un produit de grande qualité à la majorité des clients.

À l'aide d'un rhéomètre rotationnel, les courbes d'écoulement et courbes de viscosité peuvent être mesurées, par exemple dans un test contrôlé de contrainte de cisaillement en rotation. En se basant sur cela, il est possible de calculer le point de rupture, par exemple en utilisant le modèle adapté de la courbe d'écoulement Herschel-Bulkley. Une autre méthode est de déterminer le point de rupture avec un balayage d'amplitude effectué en oscillation.

nécessite un rhéomètrepourvu d’un système de contrôle de la température par effet Peltier.

Vernis à ongles

Le vernis à ongles est une matière devant satisfaire plusieurs exigences rhéologiques. D'un côté, il doit être assez épais pour adhérer au pinceau, d'un autre côté il doit être assez fin lorsqu'il est transféré du pinceau à l'ongle. En outre, la matière doit s'écouler assez pour pouvoir niveler toute marque de pinceau après l'application. Finalement, il doit sécher assez rapidement pour que les clientes puissent poursuivre leurs occupations.

Tests rhéologiques sur le vernis à ongles

Un facteur très important concernant le vernis à ongles est sa récupération thixotropique. La thixotropie est un type spécial de comportement de la viscosité en fonction du temps. Sous un cisaillement constant, la viscosité d'une matière thixotropique diminue. Une fois que le cisaillement prend fin, la substance se rétablira plus ou moins complètement. Ce comportement observé dans la décomposition et la récupération de la structure interne de la substance peut être mesuré par des tests rotationnels ou oscillatoires par le biais d'un test de thixotropie par étapes, à trois intervalles.

En fonction de leurs formulations, différents types de vernis à ongles peuvent avoir des taux différents de récupération thixotropique. La détermination du comportement thixotropique montrera, par exemple, combien de fois il faudra secouer le vernis à ongles pendant l'application.

nécessite un rhéomètre pourvu d’un système de contrôle de la température par effet Peltier.

Crème pour la peau

La sensation et la stabilité à long terme de la crème pour la peau, à la fois dans le cadre des applications cosmétiques et pharmaceutiques sont des points importants pour l'acceptation par le client. Ces propriétés sont grandement influencées par les ingrédients mais également par les processus de fabrication. Le remplacement des ingrédients avec des propriétés fonctionnelles, comme les émulsifiants ou les agents stabilisateurs, peut s'avérer nécessaire, car on pense que certains sont susceptibles d'être à la source d'allergies. Ils ne sont donc plus acceptés par le consommateur. Toutefois, la qualité des produits doit rester constante. De même, un changement d'ingrédient – pour réduire les coûts de production, par exemple – ne doit pas obligatoirement avoir pour résultat un changement des propriétés physiques généralement associées à un certain produit.

Tests rhéologiques sur la crème pour la peau

La caractérisation des propriétés physiques d’une émulsion au moyen d’un rhéomètre est la première étape pour déterminer et évaluer de quelle manière une modification de la composition ou du procédé de fabrication peut influencer les propriétés du produit final. En outre, la stabilité mécanique du produit fini peut être testée lors d'une période relativement courte avec un balayage d'amplitude. Il s'agit ici d'un test oscillatoire réalisé pour des amplitudes variables alors que la fréquence reste identique, tout comme la valeur. En utilisant les valeurs du module de stockage G’ et du module de perte G’’ dans la gamme de contraintes ou de déformations très faibles (connue comme gamme linéaire-viscolélastique ou LVE), ce type de test fournit des informations sur la résistance structurelle et le caractère de viscoélasticité d'une crème au repos.

nécessite un rhéomètre pourvu d’un système de contrôle de la température par effet Peltier.