Controlling the formation of ionic complex vesicles through double-tailed surfactants.

ABSTRACT

OBJECTIVE: Liposomes are often used in cosmetics since they are naturally derived and have excellent texture enhancing capabilities. However, when preparing them by using phospholipids with unsaturated acyl groups, they easily suffer from oxidative degradation. Accordingly, hydrogenated phospholipids are preferred, however, it is difficult to prepare stable liposomes due to its high gel-liquid crystalline phase transition temperature. On the other hand, although dialkyl dimethyl ammonium type cationic surfactants are widely known to form vesicles, they have rarely been used for skincare products except for water-in-oil type emulsion creams stabilized by organically modified clay minerals. We decided to overcome all of the problems above through ionic complex vesicles formed by double-tailed cationic and anionic surfactants. METHODS: Distearyl dimethyl ammonium chloride (DSAC) and sodium dilauramidoglutamide lysine (DLGL) were selected as cationic and anionic surfactants, respectively. Differential scanning calorimetry (DSC) and small- and wide-angle X-ray scattering (SWAXS) measurements were performed to confirm the DSAC/DLGL/water ternary phase diagram. Newly developed ionic complex vesicle formation was confirmed by cryogenic transmission electron microscopy (cryo-TEM). The adsorbed cosmetic film structure on the skin in vivo was evaluated through the polarized infrared external reflection (PIR-ER). Finally, a cosmetic lotion formula was developed and the vesicle size was determined by dynamic light scattering (DLS). RESULTS: DSC and SWAXS data indicated that stable vesicles could be obtained at a molar ratio of DLGL to DSAC = 64. At this molar ratio, multi lamellar vesicles with diameters less than 100 nm were observed through cryo-TEM. PIR-ER data revealed that the developed vesicles formed a highly perpendicular orientation to the human skin surface. We have succeeded in formulating a cosmetic lotion containing developed vesicles with a mean diameter of 63.2 nm, which was stable over 1 month at 0, 37, and 50°C. CONCLUSIONS: Our newly developed vesicles can be easily obtained through a coagulation process. Also, the adsorbed film structure supported by PIR-ER experiments implies that the developed lotion has an excellent texture that is the same as cosmetic lotions containing liposomes. Therefore, it's possible that this ionic complex vesicle could take the place of liposomes.

OBJECTIF Les liposomes sont souvent utilisés dans les cosmétiques, car ils sont d'origine naturelle et ont d'excellentes capacités d'amélioration de la texture. Cependant, lorsqu'ils sont préparés en utilisant des phospholipides avec des groupes acyles insaturés, ils souffrent facilement de dégradation oxydative. Par conséquent, les phospholipides hydrogénés sont préférés, mais il est difficile de préparer des liposomes stables en raison de la température élevée pour la transition de gel à liquide cristal. D'autre part, bien que les tensioactifs cationiques de type dialkyle diméthylammonium soient largement connus pour former des vésicules, ils ont rarement été utilisés pour les produits de soins de la peau, à l'exception des crèmes émulsifiées de type eau dans l'huile stabilisées par des minéraux d'argile organiquement modifiés. Nous avons décidé de surmonter tous les problèmes susmentionnés grâce à des vésicules complexes ioniques formées par des tensioactifs cationiques et anioniques à double queue. MÉTHODES le chlorure de distéaryl­diméthyl­ammonium (DSAC) et la lysine de dilauramidoglutamide (DLGL) ont été sélectionnés comme agents de surface cationiques et anioniques, respectivement. Des mesures de calorimétrie différentielle à balayage (DSC) et de diffraction des rayons X à petit angle et à grand angle (SWAXS) ont été effectuées pour confirmer le diagramme de phase ternaire en DSAC/DLGL/eau. La formation de vésicules complexes ioniques nouvellement développées a été confirmée par microscopie électronique à transmission cryogénique (cryo­TEM). La structure du film cosmétique adsorbé sur la peau in vivo a été évaluée par réflexion externe infrarouge polarisée (PIR­ER). Enfin, une formule de lotion cosmétique a été développée et la taille de la vésicule a été déterminée par diffraction dynamique de la lumière (DLS). RÉSULTATS les données DSC et SWAXS ont indiqué que des vésicules stables pouvaient être obtenues à un rapport molaire de DLGL sur DSAC = 64. À ce rapport molaire, des vésicules pluri­lamellaires de diamètre inférieur à 100 nm ont été observées par cryo­TEM. Les données PIR­ER ont révélé que les vésicules développées forment une orientation très perpendiculaire à la surface de la peau humaine. Nous avons réussi à formuler une lotion cosmétique contenant des vésicules développées d'un diamètre moyen de 63,2 nm, qui était stable pendant un mois à 0°C, 37°C et 50°C. CONCLUSIONS: Nos vésicules nouvellement développées peuvent être facilement obtenues grâce à un processus de coagulation. De plus, la structure du film adsorbé soutenue par les expériences PIR­ER implique que la lotion développée a une excellente texture qui est la même que celles des lotions cosmétiques contenant des liposomes. Il est donc possible que cette vésicule complexe ionique puisse remplacer les liposomes.