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Michael J. Fevola, Ph.D.

L’avenir des tensioactifs cationiques : Les agents de conditionnement 100 % biosourcés issus de la chimie verte

En raison de leurs nombreuses applications en soin capillaire, soin de la peau et hygiène buccale, les tensioactifs cationiques constituent une classe d’ingrédients essentielle en formulation cosmétique.

Par exemple, capables d’améliorer la compatibilité sur cheveux mouillés et secs et de réparer les cheveux abîmés, les agents de conditionnement sont omniprésents dans les formules de soins capillaires à rincer et sans rinçage. De même, les formules de soins de la peau contenant une grande quantité d’émollients sont plus performantes avec des tensioactifs cationiques utilisés en tant qu’émulsifiants huile dans l’eau : la phase huileuse étant dominante, ils améliorent la stabilité et l’aspect esthétique des formules. La plupart des tensioactifs cationiques mis en œuvre en cosmétique sont des ammoniums quaternaires, ou « quats », qui portent une charge cationique constante, quel que soit le pH de la solution, comme le Behentrimonium Chloride et le Distearyldimonium Chloride.

Tensioactifs cationiques : les enjeux

Les composés d’ammonium quaternaire présentent divers risques potentiels, à la fois en termes de formules et de cycle de vie des produits. Leur toxicité environnementale est de plus en plus préoccupante en raison de leur fort potentiel de toxicité aquatique et de persistance dans l’environnement. [1] Par ailleurs, les quats ne peuvent entrer dans la fabrication de compositions 100 % végétales, parce que les têtes polaires des ammoniums quaternaires nécessitent une certaine teneur en carbone dérivé de la pétrochimie.

Les avancées dans le domaine de la chimie verte

Les 12 principes de la chimie verte publiés en 1998 par Paul T. Anastas et John C. Warner ont permis de faire des progrès considérables en conception moléculaire pour une meilleure durabilité des formules. [2] Ces principes favorisent notamment le développement de substances chimiques plus sûres fabriquées à partir de matières premières renouvelables et offrant un meilleur profil environnemental. La disponibilité croissante de matières premières alternatives biosourcées et renouvelables a ouvert le champ des possibles en matière d’innovation dans le domaine des tensioactifs cationiques.

Le Brassicamidopropyl Dimethylamine est un exemple d’amidoamine végétale issue d’une matière première renouvelable : Brassica Campestris (rapeseed) Oil. Cette huile offre des performances supérieures aux huiles conventionnelles utilisées dans la fabrication de tensioactifs cationiques en raison de son rapport C18:C22 naturel unique. Les résultats du test de compatibilité sur cheveux secs montrent que le Brassicamidopropyl Dimethylamine facilite le coiffage par rapport au groupe contrôle non traité : l’amélioration observée était de 60 %, contre 39 % pour le Behenamidopropyl Dimethylamine (BAPDMA, C22), et 5 % pour le Stearamidopropyl Dimethylamine (SAPDMA, C18). Par ailleurs, le Brassicamidopropyl Dimethylamine est produit selon les principes de la chimie verte. [3] Enfin, le nouveau process de production utilisé permet une réduction significative de la consommation d’eau et d’énergie, et la molécule est facilement biodégradable selon les critères du test OECD 301B.

La prochaine étape en matière de conception de tensioactifs cationiques selon les principes de la chimie verte consiste à produire des tensioactifs cationiques haute performance 100 % issus de sources végétales. Une innovation a été réalisée en 2009, avec le développement d’une nouvelle plateforme technologique : les tensioactifs cationiques à partir d’acides aminés (AABC). Cet exemple unique de conception moléculaire met en œuvre une tête polaire d’ammonium cationique et une liaison ester biodégradable, tous deux issus d’un acide aminé naturel, ainsi qu’une queue hydrophobe d’alkyle dérivée d’alcools gras végétaux. Le process synthétique respecte presque en tous points les principes de la chimie verte : il s’agit d’un procédé « one-pot » ne nécessitant aucun solvant et ne créant aucun déchet. L’eau est le seul sous-produit. Facilement biodégradable, le tensioactif AABC ainsi produit n’est toxique ni pour les humains ni pour l’environnement. Le premier exemple est le Brassicyl Isoleucinate Esylate : ce tensioactif cationique 100 % renouvelable offre des propriétés de soin capillaire et anti-casse et ne s’accumule pas sur les cheveux. De plus, il possède un fort pouvoir émulsifiant permettant la mise au point de formules huile dans l’eau aux performances sensorielles séduisantes. La plateforme technologique des AABC favorise ainsi l’innovation dans le domaine des tensioactifs cationiques. L’acide aminé et la queue hydrophobe d’alkyle peuvent être modifiés pour obtenir des effets inédits sur la peau et les cheveux, tout en conservant les avantages en matière de sécurité et de protection environnementale inhérents à la conception moléculaire et au processus de fabrication durable.

Michael J. Fevola, Ph.D., VP, Directeur Recherche & Développement

Notes

[1] S. Gheorghe, et al. Ecotoxicological Behavior of some Cationic and Amphoteric Surfactants, (Biodegradation, Toxicity, and Risk Assessment), In Biodegradation : Life of Science, 2013, doi : 10.5772/56199

[2] Anastas, P. T. ; Warner, J. C. Green Chemistry : Theory and Practice, Oxford University Press : New York, 1998, p. 30.

[3] Burgo, R., Parker, J. Hair conditioning cosmetc compositions containing a mixture of amidoamines. 2017. US 9662288.

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A propos de Michael J. Fevola, Ph.D.
Michael J. Fevola, Ph.D.

Michael J. Fevola est actuellement vice-président et directeur R&D d’INOLEX, l’un des leaders mondiaux des ingrédients de spécialité basé à Philadelphie, aux États-Unis. Auparavant, il a officié en tant que directeur de recherche et chercheur associé au sein du département R&D Beauté Monde de Johnson & Johnson : il était à la tête du département Innovation solaires et soins corps.

Michael J. Fevola est titulaire d’un doctorat en sciences et ingénierie des polymères de l’université du Sud du Mississippi et d’un Bachelor of Science en chimie de l’université du Delaware. À l’origine de 27 brevets aux États-Unis, il est également co-auteur de 15 articles de revues et chapitres d’ouvrages scientifiques. Enfin, il travaille à la présidence du comité sur la nomenclature internationale du Personal Care Products Council.

À propos d’INOLEX :

Société internationale indépendante experte en ingrédients de spécialité, INOLEX met au point des solutions cosmétiques sûres et efficaces pour les marques du monde entier. À la pointe de la conception et du développement de nouvelles technologies, INOLEX s’adapte et répond aux exigences en perpétuelle évolution de l’industrie cosmétique.

Alliant une parfaite compréhension des tendances lifestyle à une solide expertise en chimie verte et formulation, INOLEX parvient à trouver le juste équilibre entre nature et recherches en laboratoire pour créer des ingrédients essentiels à la vie et durables.

Website : www.inolex.com

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