Феруловая кислота

[Ёодзи]

Ну вот, мы пережили конец-света, Солнце повернуло к лету, и теперь можно начать готовиться к теплу и избытку освещения, и изучать антивредосветные средства. В том числе сыворотку SkinCeuticals CE Ferulic.

Получилось много. Делю на две части.

Оригинальный патент Пиннеля

Прежде, чем переходить к дийным (DIY) рецептам, полезно изучить основы. Тот самый патент Пиннеля, где подробно описаны варианты рецептур.

Немного предыстории. Шелдон Пиннель (Sheldon R. Pinnell) – американский ученый-дерматолог, врач-исследователь и профессор Дюкского университета. Основные темы его работ – защита от солнца и фотостарения кожи, биохимия коллагена и наружное использование антиоксидантов. В 1992 году он получил патент (номер 5140043, Stable ascorbic acid compositions). Речь в нем о том, что:

а) Аскорбиновая кислота является сильным восстановителем и может защищать кожу от окислительного стресса и свободных радикалов, возникающих при облучении ультрафиолетом. Кроме того, она способствует синтезу коллагена.

б) Однако ее растворы нестабильны и быстро окисляются кислородом воздуха. Поэтому другие исследователи предлагали составы на не-водных основах или же составы с модификациями аскорбиновой кислоты (аскорбил-фосфаты и тд). В этих составах аскорбиновая кислота в относительно малых концентрациях, раствор не очень кислый (pH 4 и выше).

в) В данном патенте предлагается более простой и дешевый ("more economical") способ стабилизации растворов аскорбиновой кислоты:
- водный раствор с концентрацией аскорбиновой кислоты выше 1% (предпочтительно 3-20%, рекомендуемая концентрация 5-10% по весу),
- кислая среда, pH не выше 3.0-3.5 (желательно 2.5 или ниже),
- соотношение воды и транспортного растворителя не ниже 1:1 (желательно от 2:1 до 10:1).

В качестве транспортного растворителя для наружного применения предлагаются различные гликоли (например, пропиленгликоль), возможно в сочетании с производными гидроксиалкилцеллюлозы и другими веществами (спирт, полигликоли, многоатомные спирты, такие как глицерин, сорбит и тд).

Важное замечание: если в воде присутствуют ионы переходных металлов (железо, медь и тд), то они работают как катализаторы окисления и это резко ускоряет распад аскорбиновой кислоты. Поэтому вода обязательно должна быть деионизированной или дистиллированной. Также в нее можно добавить небольшое количество (0.01-0.1%) хелатора (например, ЭДТА или ДТПА), который свяжет остаточные вредные ионы металлов.

В патенте приведены примеры составов и результаты исследований их эффективности для защиты кожи от фотостарения. Например, 5% аскорбиновой кислоты в растворителе 4:1 (вода 80% и пропиленгликоль 20%) с добавлением 1% гидроксипропилцеллюлозы.

Этот патент 1992 года важен тем, что именно на его основе сделаны сыворотки с феруловой кислотой. По сути они представляют собой лишь модификацию той начальной идеи.

Патент с феруловой кислотой
Итак, теперь рассмотрим более поздний патент Пиннеля - в нем как раз идет речь о сочетании витамина С с феруловой кислотой (а также витамином Е и тд). Текст патента можно посмотреть здесь (введите номер патента: 7179841). Это патент от 20 февраля 2007 года, он называется Stabilized ascorbic acid compositions and methods therefor ("Стабильные составы с аскорбиновой кислотой и способы их применения"). Собственно, как и предыдущий патент, этот также покрывает две темы: а) создание стабильных растворов аскорбиновой кислоты и б) косметические рецептуры на основе такого раствора. Это пояснение необходимо, чтобы понимать, откуда там появляются такие высокие концентрации аскорбиновой кислоты (до 40%) – это относится не к рецептам для применения на коже, а только к самим растворам (которые, например, могут использоваться как компонент других составов). Авторы исследовали широкий диапазон концентраций. Однако это не значит, что все это сразу можно/нужно наносить на свою кожу.

Как это типично для патентов, там приводится много вариантов и модификаций составов. Приведу начальный (простой) и затем самый полный.

Простой состав, однофазный раствор:
а) 5-10% - L-аскорбиновая кислота.
б) 0.2-5% - производные коричной кислоты (п-кумариновая кислота, феруловая кислота, кофейная кислота, синаповая кислота - p-coumaric acid, ferulic acid, caffeic acid, sinapinic acid), отдельно или в смеси друг с другом. Могут использоваться как цис, так и транс-изомеры.
в-г) 10-60% - растворитель: вода и гликоли (этиленгликоль, пропиленгликоль) или гликолевые эфиры (этоксидигликоль, дипропиленгликоль и тд). Кислотность (pH) не выше 3.5.
д) Если в составе свыше 0.5% производных коричной кислоты, также добавляется ПАВ в количестве 1.5-5%.

Сложный состав. Все то же, плюс:
е) 0.3-2% - витамин Е (токоферолы, токотриенолы - отдельные или смеси). Поскольку витамин Е в воде не растворяется, теперь ПАВ (эмульгатор) необходим - те же 1.5-5%.
ж) 0.5-1.5% - феноксиэтанол (антисептик).
з) 0.3-1.5% - пантенол (увлажнитель).
и) 0.5-5% - триэтаноламин (слабое основание (щелочь), корректор pH).
к) 0.05-0.3% - гиалуроновая кислота, точнее ее натриевая соль (загуститель).
л) 0.3-2% - дополнительные антиоксиданты, такие как, витамин А (ретинол и производные), липоевая кислота, селен-L-метионин, флавоноиды ("не слишком ярко окрашенные").

Далее там приводятся довольно обширные списки вариаций - возможные гликоли и эфиры, антисептики, формы витамина Е и тд. Не буду их выписывать, скажу только, что там указаны два десятка гликолевых эфиров. А также множество антисептиков (в том числе, бензойная, сорбиновая, дегидроацетовая и салициловая кислоты, бензиловый спирт, парабены, триклозан и тд).

Про щелочь (триэтаноламин) сказано, что она нужна для того, чтобы образовать соль производной коричной кислоты (если та не в форме готовой соли). Возможные варианты: органические основания (триэтаноламин, аминометилпропанол, ди- или триизопропаноламин) или неорганические (например, гидроксиды натрия, калия или раствор аммиака); неорганические соли производной коричной кислоты можно использовать в тех случаях, когда концентрация этой кислоты мала и раствор остается прозрачным.

Никому не стану рекомендовать работать в домашних условиях с едкими щелочами (гидроксидами натрия или калия), да и с аммиаком. Нужна ли тут вообще нужна щелочь и зачем - об этом поговорим ниже, в комментариях к рецептам.

Далее. В качестве увлажнителя рекомендован только пантенол. То есть, не сказано, что годится только он, но альтернативы не указаны. Также сказано, что пантенол обладает всеми необходимыми свойствами, а заодно также способствует регенерации.

Про загуститель сказано, что он нужен для того, чтобы состав лучше удерживался на коже. Гиалуронат натрия также играет роль увлажнителя и способствует всасыванию. Указан и другой загуститель, часто применяемый в косметических средствах - карбоксиметилцеллюлоза.

ПАВ. Необходим, если количество производной коричной кислоты (например, феруловой) больше 0.5%. А также если в составе есть гидрофобные компоненты, такие как витамин Е. Перечислены различные ПАВ, разных групп - неионные, катионные и анионные. Например: Полисорбат 20 (он же Tween 20), Додецил-сульфат натрия (SDS или NaDS), амфотерный CHAPS.

Витамин Е. Перечислены разные формы, но ничего не сказано об отличиях (и есть ли таковые). То же про витамин А (ретинол и его производные).

Прочие компоненты. Естественно, в патенте стараются покрыть им побольше возможных вариантов. Так что тут тоже есть перечень всего, что можно было бы добавлять в эти составы - все указанные выше дополнительные компоненты, а также масла, воски, в том числе придающие перламутровый блеск, эмульгаторы, силиконы, загустители, смягчители, фосфолипиды, поглотители УФ, блестки для красоты, репелленты от насекомых, красители, автобронзаторы, растворители, парфюмерные композиции (попросту говоря, ароматизаторы) и тд.

Технологии приготовления растворов. Очень полезно ознакомиться.

Способ приготовления для состава, в котором менее 0.5% производной коричной кислоты (например, феруловой):
1) Вода, растворители (гликоли), триэтаноламин и производная коричная кислота, пантенол, антисептик - смешать вместе до растворения и получения прозрачного раствора.
2) Гиалуронат натрия равномерно насыпать на поверхность раствора, без перемешивания. Оставить на 3 часа, не перемешивать. Позволить смеси образовать гель. Затем, через 3 часа, перемешать - чтобы получить однородный вязкий раствор.
3) Подвергнуть раствор дегазации в вакууме и насытить инертным газом, таким как азот или аргон. Дегазация и насыщение инертным газом выполняются трижды.
(Хм. Это явно не домашняя технология. Хотя… Вакуум можно организовать. Баллон с азотом тоже. С аргоном работать очень опасно - дома нельзя ни в коем случае. Вообще суть этих многократных дегазаций - убрать кислород. Чтобы потом раствор аскорбиновой кислоты жил как можно дольше. Если прям такое длительное хранение не требуется, то можно обойтись без всего этого. Сделали и используем. Не то, что с промышленными составами, где долгая цепочка производство-транспорт-хранение-продажа…)
4) При перемешивании добавить аскорбиновую кислоту. Снова дегазация и насыщение инертным газом. Перемешивать 30-45 минут до получения прозрачного раствора. Еще раз дегазация и насыщение инертным газом.

Способ приготовления для состава, в котором более 0.5% производной коричной кислоты (например, феруловой) и/или содержатся гидрофобные компоненты (витамин Е и тп):
1) Вода, триэтаноламин и производная коричная кислота, пантенол - смешать вместе до растворения и получения прозрачного раствора.
2) Гиалуронат натрия равномерно насыпать на поверхность раствора - действовать как в первом случае, чтобы получить прозрачный раствор.
3) Отдельно смешать: растворители (гликоли), ПАВ, антисептик (феноксиэтанол) и гидрофобные компоненты (витамин Е и тп). Перемешивая, осторожно нагреть до 60С. Это будет второй раствор.
4) Второй раствор добавлять в первый раствор, перемешивая до получения прозрачного общего раствора. Охлаждать второй раствор не требуется.
5-6) Как и в первом случае, пункты 3-4: выполняется трехкратная дегазация и насыщение инертным газом. Затем добавляется аскорбиновая кислота и вновь дегазация.

Статья с картинками
Ferulic Acid Stabilizes a Solution of Vitamins C and E and Doubles its Photoprotection of Skin - куча авторов, в том числе Sheldon R Pinnell. Одна из научных статей, опубликована в 2005. В общем там все то же самое, что мы уже знаем. В том числе известные из рекламных материалов цифры улучшений от "CE Ferulic" - в "4-8 раз улучшает защиту кожи от последствий облучения ультрафиолетом" и тд. В общем, если кто хочет посмотреть на картинки и фотки - там все есть (и можно взять pdf, бесплатно).

[Ёодзи]

C+E+Ferulic - DIY рецепты

Следующие рецепты взяты с одного сайта (адрес не привожу дабы не нарушать), перевод мой. Мои комменты в тексте выделены серым.

Это рецепты Carol Demas (автора книг "Make your own effective cosmetic treatments" и "Sunscreens"). Они основаны на оригинальных формулах из патента Пиннеля.

Эти рецепты не были представлены в ее книгах, но были исходно опубликованы в 2004-2005 годах на ее сайте "biochemistryofbeauty" (в настоящее время этот сайт уже не работает).

Пожалуйста, обратите внимание на то, что все рецепты, представленные на различных сайтах по уходу за кожей, основаны именно на этих оригинальных DYI-версиях от Carol Demas. Это относится и к версии sea kelp (не знаю, что тут имеется в виду - собственное имя какого-то определенного рецепта или просто рецепт с бурыми морскими водорослями - Ё.).

Мягкая версия (для чувствительной кожи)
____16.6% - 5 мл - этиловый спирт (или пропиленгликоль, бутиленгликоль, гексиленгликоль
________________________или дипропиленгликоль (DPG))
____ 0.8% - 0.25 г - феруловая кислота
____58.6% - 17.63 мл - дистиллированная вода или 1% раствор гиалуроновой кислоты
____ 5.0% - 1.5 г - L-аскорбиновая кислота
____ 1.2% - 0.366 г = 400 IU - токоферолы (капсула витамина Е)
____16.6% - 5 мл - глицерин или 70% раствор сорбита
____ 0.8% - 0.25 мл - лецитин
____ 0.2% - 0.06 мл - полисорбат-80
____ 0.03% - 0.01 мл - антисептик
____ = Всего около 30 мл


Ядреная версия
____15.3% - 4.6 мл - этиловый спирт (или пропиленгликоль, бутиленгликоль, гексиленгликоль
__________________________или дипропиленгликоль (DPG))
____ 0.8% - 0.25 г - феруловая кислота
____63.3% - 18.98 мл - дистиллированная вода или 1% раствор гиалуроновой кислоты
____15.0% - 4.5 г - L-аскорбиновая кислота
____ 1.2% - 0.366 г = 400 IU - токоферолы (капсула витамина Е)
____ 3.3% - 1 мл - глицерин или 70% раствор сорбита
____ 0.8% - 0.25 мл - лецитин
____ 0.2% - 0.06 мл - полисорбат-80
____ (антисептик в этой версии не указан. забыли? - Ё.)
____ = Всего около 30 мл

При необходимости можно добавить питьевой соды, чтобы довести pH до 3.5.
Для не очень чувствительной кожи может подходить и без коррекции pH.


Общий рецепт, который Вы можете настроить для своих нужд
____5-20% - этиловый спирт или гликоль ____0.5-1% - феруловая кислота
____5-15.0% - 4.5 г - L-аскорбиновая кислота
____0-1% - токоферол (если Вы не добавляете сюда
___________________ витамин Е, принимайте его внутрь)
____0-5% - глицерин или 70% раствор сорбита
____ 0.8% - лецитин (если добавляете жирорастворимые активы)
____ 0.2% - полисорбат-80 (если добавляете жирорастворимые активы)
____0-10% - этиловый или изопропиловый спирт (так в оригинале; хотя этиловый уже был указан выше, а изопропиловый… фи… - Ё.)
____0-0.1% - антисептик
____остальное до 100% - дистиллированная вода или 1% гиалуроновая кислота

При необходимости скорректируйте pH.

Примечания

Сначала нагрейте гликоли и/или спирт и растворите в них феруловую кислоту. Затем добавьте остальные компоненты.

Жирным шрифтом выделены гликоли, которые лучше смягчают кожу. Выбирайте их, если хотите уменьшить раздражение кожи.

На другой страничке того же сайта есть немного дополнительной информации.
В основном речь идет о возможных заменах компонентов. Ощущение, что замены по большей части исходят из их местного ассортимента. Чуть прокомментирую.

Laureth-23, неионный ПАВ и эмульгатор - его предлагают заменить на некий Gelmaker Ultra, который судя по описанию представляет собой анионный полимерный ПАВ, точнее акриловый сополимер в смеси с минеральным маслом. Вот такая инча: INCI Name: Sodium Acrylates / Acryloyldimethyl Taurate Copolymer (and) Mineral Oil (and) Trideceth-6. Видимо, оно стабильное, промышленно удобное, да еще загущающее. Но ИМХО, не стоит заменять. Laureth-23 симпатичнее. Я бы скорее попробовал кокамидопропил бетаин… И отдельная тема - про ДМАЕ.

Альфа-токоферол 1% - рекомендуют заменить на смесь токоферолов и токотриенолов. Про токоферолы также отдельно поговорим ниже.

Далее, вместо феноксиэтанола они рекомендуют взять Euxyl PE 9010 или Euxyl K300. Первый из них - то же феноксиэтанол (90%) с добавкой этилгексилглицерина (10%). А вот второй - с кучей парабенов. Оно надо?

Про триэтаноламин говорится, что он не обязателен.

Остальные компоненты - те же, что в уже представленных выше рецептах. В качестве дополнительных компонентов перечислены идебенон (синтетический аналог коэнзима Q10), сам Q10 и экстракт готу-колы (Сentela asiatica).


DIY C&E with Ferulic Acid Kit
Еще на одном сайте (вновь умолчим название, по тем же причинам) предлагается готовый набор для домашнего изготовления сыворотки С+Е+феруловая. И вот какой там состав и инструкция по изготовлению.

Формула

Фаза A
____45.7% - 91.4 г - дистиллированная вода
____ 0.5% - 1 г - триэтаноламин
____ 0.5% - 1 г - феруловая кислота
____ 0.5% - 1 г - DL-пантенол

Фаза B
____ 0.1% - 0.2 г - гиалуроновая кислота

Фаза C
____20% - 40 г - этоксидигликоль
____10% - 20 г - пропиленгликоль
____ 3% - 6 г - глицерин
____ 3% - 6 г - Laureth-23
____ 1% - 2 г - d-альфа токоферол или 95%-ные смешанные токоферолы
____ 0.7% - 1.4 г - Phenonip
Phenonip - антисептик. Тот же состав, что и у Euxyl K300: INCI: Phenoxyethanol (and) Methylparaben (and) Ethylparaben (and) Butylparaben (and) Propylparaben (and) Isobutylparaben

Фаза D
____15% - 30 г - L-аскорбиновая кислота (в форме очень мелкого порошка)

Фаза E
____Q.S. - Q.S. - триэтаноламин
Q.S. = quantum sufficiat (лат), то есть "достаточное количество". См. описание технологии.

Способ приготовления

1. Смешайте воду и триэтаноламин Фазы A и добавляйте компоненты Фазы A и перемешивайте, пока не получите прозрачный раствор. Он будет светло-желтого цвета из-за окраски феруловой кислоты.

2. Рассыпьте вещество Фазы B (гиалуроновая кислота) по поверхности Фазы А и перемешайте лопаткой миксера до тех пор, пока не получите равномерную смесь. Другой способ: насыпать гиалуроновую кислоту на поверхность Фазы А и оставить на 3 часа, а затем перемешать с раствором (этот второй способ соответствует описанному в патенте).

3. Смешайте компоненты Фазы C, нагрейте до 60С и затем прекратите нагрев. Аккуратно перемешайте до получения однородного раствора.

4. Добавьте Фазу C в смесь Фаз A/B, перемешивая до получения прозрачного раствора.

5. Добавьте Фазу D и перемешивайте до получения прозрачного раствора.

6. Проверьте pH. Доведите значение pH до 3.5, добавляя необходимое количество триэтаноламина (Фаза E). Такое значение pH указано в патенте. Мы проверили продающуюся сыворотку SkinCeuticals CE Ferulic и обнаружили, что ее pH равен 4.0. Так что Вы можете при необходимости задать более высокий pH.

Указанная выше формула дает 200 г сыворотки. В можете взять половинное количество компонентов, чтобы получить 100 г сыворотки.

В этой формуле нужно использовать чистый альфа-токоферол или смешанные токоферолы 95% или 99% концентрации. Не используйте смешанные токоферолы в 50% концентрации (которые содержат 50% соевого масла) или альфа-токоферола ацетат - иначе смесь не получится прозрачной (масло не полностью растворится).

В этой формуле нужно использовать обычную гиалуроновую кислоту, а не низкомолекулярную. Последняя вообще не загущает этот раствор.

Мы рекомендуем хранить эту сыворотку в такой посуде, которая защищает от воздействия света. Мы обнаружили, что посуда из прозрачного стекла или пластика способствует более быстрому окислению (окисление сопровождается изменением цвета - от светло-желтого до более темного золотистого). Если Вы хотите поместить сыворотку в прозрачную посуду, постарайтесь, чтобы она почти все время находилась в темном месте (в закрытом шкафу).

Мои комментарии.
1) Про щелочь (триэтаноламин). В исходной рецептуре (в патенте) он используется для того, чтобы перевести феруловую кислоту (или ее аналог) в соль, которая лучше растворима в воде. Поэтому первая стадия - смешивание воды, щелочи и кислоты (феруловой). И это сработает, но… Как только в конце процесса мы добавляем аскорбиновую кислоту - причем добавляем мы ее много - она вытесняет феруловую и та опять из соли станет просто кислотой и у нас вновь будут проблемы с ее растворимостью в воде. Правда к этому моменту у нас в растворе есть также гликоли и ПАВ - вот они теперь и будут удерживать феруловую в растворе.

В другой стороны, есть дийная рецептура (первая группа рецептов), где феруловая по любому сразу растворяется в смеси спирта и гликолей. И тогда нейтрализовывать ее щелочью (на короткое время, до введения аскорбиновой) уже и не нужно. Именно этим объясняется то, что на том сайте про триэтаноламин говорится, что он не требуется.

Наконец, в последнем рецепте, который кажется с одной стороны наиболее близким к оригинальному рецепту сыворотки, а с другой стороны - более отработанным технологически, в нем триэтаноламин используется, причем дважды - сначала для растворения феруловой, а затем для коррекции кислотности. Возможно, на первой стадии он действительно тут нужен, так как в том рецепте нет спирта, а гликолей для растворения феруловой может быть недостаточно. Ну и коррекция pH - вещь немаловажная, особенно с учетом конкретных цифр.

2) Возможно, для улучшения растворимости феруловой пригодятся ПАВ с аминогруппами (катионные или амфотерные), которые будут делать сразу две вещи - образовывать соль с феруловой кислотой и эмульгировать (растворять). Это могут быть производные бетаина (кокамидопропил бетаин) и тп.

3) Про витамин Е не все ясно. Если принимать его внутрь, то без сомнения смешанные природные токоферолы гораздо лучше, чем только альфа-токоферол, тем более синтетический. В синтетическом половина - не тот оптический изомер, и он как витамин не активен. С другой стороны, как просто антиоксидант - то есть молекула-восстановитель - работают оба изомера, так что для этой цели без разницы. Не знаю, нужен ли он на кожу как витамин (участник биохимических процессов) или же там прежде всего важно антиоксидантное действие.

Среди других токоферолов выделяют гамма-токоферол, который считают особо полезным именно как антиоксидант (и даже выпускают отдельные капсулы с ним). А токотриенолы как бы еще более сильные антиоксиданты. И можно было бы взять смесь природных токоферолов и токотриенолов - благо они доступны и не намного дороже, чем просто витамин Е (а надо его сюда, в сыворотку, немного, так что цена роли не играет).

Но, как мы говорится в примечании к последнему рецепту, нужно брать чистый токоферол, 95% или 99%, а не 50%. При этом капсулы со смешанными токоферолами и токотриенолами содержат как раз примерно 50% этих веществ и 50% просто жирного масла. Возможно дело в том, что чистый токоферол - вещество густое, неудобное в работе, да и всасывается с маслом он лучше.

Не исключено, что избыток масла в токоферолах можно победить, повысив концентрацию ПАВ, или добавив эмульгаторы и вообще перейдя в другой тип - сделав молочко или крем, двухфазную систему. Это будет другой рецепт, но не исключено, что он может оказаться лучше. В жирную фазу можно еще много чего добавить, начиная с эфиров той же аскорбиновой (снизив концентрацию обычной формы). Ну и Q10 и прочее. В общем тут большое поле для экспериментов.

[Кошмарица]

Ферулка непобедима. Грела в глицерине,спирте,воде, по отдельности и смешивая в разных пропорциях. Результат один,точнее два,либо длинные кристаллы,либо творог Попутно освежила в памяти все матерные слова,тоже не помогло. А так хотелось...

[nezabudka]

Кошмарица, какой процент ферулки? прошлой зимой долго билась с этим компонентом, матеря кораллы из феруловых кристаллов . Без использования гликолей удалось победить только в дозировке 0,5%. Но, собственно, согласно описанию, это уже нормальная дозировка.

[Кошмарица]

Вот и я брала 0,5%, хотела сделать тоник с небольшим содержанием спирта,чтобы растворить ферулку,ну и протестировать заодно,понять что за зверь такой. Уже вынашивала идею пилинга, ага,щас. Это первый компонент,который не смогла победить.

[senso]

Девушки, подскажите, пожалуйста, а сколько держать-то пилинг на мордочке?! Искала в интернете, где пишут, что через 5-7 минут смыть, а где оставить на всю ночь и смыть утром...
Сделала пилинг на гелевой основе (с ГЭЦ) 8% феруловой к-ты (растворилась легко при добавлении пропиленгликоля в 5% от общей массы состава и воды немного, получилась полностью однородная кремоподобная кашица).