Gelbildner
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Natrosol™ 250 HX

Natrosol™ 250 HX ist eine Hydroxyethylcellulose. Sie gehört, wie Xanthan und Guarkernmehl, zu den so genannten Hydrokolloiden und ist ein halbsynthetischer Gelbildner. Analog zu anderen Hydrokolloiden bildet sie einen elastischen, jedoch kaum spürbaren Film auf der Hautoberfläche, kann jedoch aufgrund der Molekülgröße nicht ins Stratum corneum eindringen und gilt daher als sehr verträglich.

INCI: Hydroxyethyl Cellulose

  • Funktion: Gelbildner
  • Dosierung: Gele 1–1,5 %, in Emulsionen als stabilisierende Komponente 0,2–0,5 %
  • Wirkung: Leichter, haptisch angenehmer Gelbildner.
  • Verarbeitung: In etwas Alkohol oder Glycerin verreiben, zur Wasserphase geben. Alternativ in die heiße Wasserphase einrühren. Autoklavierbar.

Auf Basis pflanzlicher Cellulose können durch partitielle Anlagerung (Substitution) verschiedener funktioneller Gruppen an ihre 3 reaktionsfähigen OH-Gruppen jeder Glucopyranose-Untereinheit der natürlichen Cellulose verschiedene Cellulose-Derivate hergestellt werden. Hydroxyethylcellulose (kurz »HEC«) bezeichnet ein nichtionisches Derivat, das durch die Veretherung von mit Alkali vorbehandelter Cellulose mit Ethylenoxid hergestellt wird, um diese wasserlöslich zu machen. Dabei werden, chemisch gesehen, Hydroxy-Gruppen an die OH-Gruppen der Cellulose angelagert.

Wirkung und kosmetischer Einsatz

Die folgende Tabelle nennt typische Einsatzbereiche und Eigenschaften oben genannter Celluloseether. »mPa« kennzeichnet die Viskosität in Megapoise; ein hoher Wert bedeutet eine hohe Viskosität:

Natrosol® 250 HX
Typ Produkt Verwendung Viskosität (mPa·s, in 2%iger wässriger Lösung, 20° C)
Quellen: 1) Neues Rezeptur-Formularium: Rezepturhinweise Celluloseether. Eschborn: Govi-Verlag Pharmazeutischer Verlag GmbH, 2008; 2) Datenblatt des Produkts
HEC Natrosol˝ 250 HX Wundgele, Hautgele (Gesicht), Hautgele, Gleitgele, O/W-Emulsionen 9.000

Natrosol™ 250 HX bildet viskose, klare, geruchlose und stabile Hydrogele mit (im Vergleich z. B. mit Stärken, Xanthan und Guarkernmehl) verminderter mikrobieller Anfälligkeit. Eine Konservierung ist selbstverständlich dennoch erforderlich (z. B. durch 15 % vol. Alkohol auf die Wasserphase). Mit Lipiden (bis ca. 20 %) gemischt sind leichte Hydrodispersionsgele möglich, die (bei entsprechend sinnvoller Ölkombination) wundervolle pflegende Cremegele und Feuchtigkeitsfluids ergeben (Orientierungswert: 1,5 % Einsatzkonzentration). Ein Zusatz von feinen Pigmenten/Feststoffen wie Mica, Kaolin oder Seidenpulver (superfein) (ca. 0,5%ig) ergibt sehr schöne, stabile und in der Haptik ansprechende Gele. Im Vergleich zu anderen Gelbildnern liegt Natrosol™ 250 HX nicht auf und ergibt haptisch ausgesprochen angenehme Formulierungen.

Neben einem Einsatz in Gelen fungiert Natrosol™ 250 HX als wirksamer Stabilisator in O/W-Emulsionen, in dem es durch Konsistenzerhöhung der Wasserphase die Gefahr der Koaleszenz der inneren Phase vermindert (Orientierungswert: 0,2–0,5 % Einsatzkonzentration). Weitere Einsatzgebiete sind Haar-, Zahn- und Gleitgele sowie dekorative Kosmetik, in dem seine filmbildenden Eigenschaften genutzt werden.

In Verbindung mit Tensiden zeigt Natrosol™ 250 HX die Tendenz zur Verflüssigung und zur Trennung; ich empfehle Ihnen für Ihre tensidischen Produkte Xanthan transparent.

Verarbeitung

Um ein Verklumpen von Cellulose-Derivaten zu vermeiden, empfiehlt sich wie für andere Gelbildner auch eine der folgende Methoden (2)

  1. ein Einstreuen des Gelbildners in das Wasser unter gleichzeitigem starkem Rühren, anschließend kann das Gel in Ruhe ausquellen,
  2. ein Anreiben des Gelbildners in Glycerin (99%ig) oder Alkohol (mindestens 70 Vol.- %), bevor er weiter verarbeitet wird, da er dort nicht quillt, aber anschließend leichter dispergiert werden kann,
  3. ein Trockenverreiben mit einem anderen, pulvrigen Rezepturbestandteil vor Dispergierung oder
  4. ein Einrühren des Gelbildners in sehr heißem Wasser, in dem er sich sehr schnell dispergieren lässt.
  5. Für alle Cellulose-Derivate gilt: Nach dem Andicken sollte nur vorsichtig gerührt werden, da das Gel ansonsten durch die eingeschlagene Luft inhomogen werden kann und seine schöne Konsistenz verliert.

Besonders homogen werden Cellulosegele bei Zusatz von Alkohol (bis 15 % als Konservierung); dieser mindert die Grenzflächenspannung und bedingt eine kleinere Partikelgröße der Öltröpfchen bei der Dispergierung und damit eine feindisperse und homogene Optik. Auch Glycerin verbessert die Struktur.

Interessant zu wissen ist, dass Gele auf Basis von HEC im Dampfdrucktopf (> 20 Minuten bei 2 bar, im hohen Becherglas, mit Alufolie abdecken) sterilisierbar sind; dies ist für Anwendungsbereiche sinnvoll, die besonders keimarm sein sollen (in der pharmazeutischen Praxis z. B. Augengele). Auch in Hydrodispersionsgelen mit ihrem extrem hohen Wassergehalt bietet eine Sterilisation des Gels eine hervorragende Möglichkeit, mikrobielle Belastungen zu minimieren und die Verträglichkeit des Endprodukts für sensible Haut zu fördern. Die Dampfsterilisation ist gering viskositätmindernd, bei meinen Tests sah ich jedoch keine Notwendigkeit, vorher höher zu dosieren. Alkohol zur Konservierung sollte naturgemäß danach eingearbeitet werden. Ein interessanter Nebeneffekt: nach dem Dampfsterilisieren weisen die Gele keinerlei Lufteinschlüsse mehr auf und sind absolut homogen. Ebenso lassen sich Hydroxyethylcellulosen nachträglich (auch kalt) mit Wasser verdünnen.

Celluloseether sollten auf Grund ihrer Hygroskopie trocken und gut verschlossen gelagert werden; eine explizite Kühlung ist nicht erforderlich.

Dosierung von Natrosol™ 250 HX

Die Einsatzkonzentrationen in Rahmenrezepturen variieren stark und liegen zwischen 0,1 und 4 %. Ich habe in Einsatzkonzentrationen zwischen 1 und 1,5% viskose stabile Gele erzeugen können. Als emulsionsstabilisierende Komponenten reichen ca. 0,2–0,5 %. Eine geringe Menge Xanthan (ca. 10 % des HEC-Anteils) stabilisiert Gele zusätzlich.

Quellen

  1. Bundesvereinigung Deutscher Apothekerverbände: Neues Rezeptur-Formularium. Rezepturhinweise Celluloseether. Eschborn: Govi-Verlag. Stand: 17.06.2008
  2. Bundesvereinigung Deutscher Apothekerverbände: Neues Rezeptur-Formularium. Hydrogele. Eschborn: Govi-Verlag. Stand: 11.02.2008
  3. Horst Fey, Xenia Petsitis: Wörterbuch der Kosmetik. Stuttgart: Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH, 2004
  4. Wolfgang Raab, Ursula Kindl: Pflegekosmetik. Ein Leitfaden. Stuttgart: Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH, 2004
  5. Produktdatenblätt der Firmen Hercules Incorporated und Dow Chemical Company

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