Les soins solaires, et en particulier la protection solaire, font partie dessegments du marché des soins personnels qui connaissent la croissance la plus rapide.De plus, la protection UV est désormais intégrée à de nombreux produits cosmétiques d'usage quotidien (par exemple, les produits de soin du visage et les cosmétiques décoratifs), car les consommateurs prennent davantage conscience que la nécessité de se protéger du soleil ne concerne pas uniquement les vacances à la plage.
Formulateur de soins solaires d'aujourd'huidoit atteindre un FPS élevé et des normes de protection UVA exigeantes, tout en concevant des produits suffisamment élégants pour encourager l'adhésion des consommateurs, et suffisamment rentables pour être abordables en période de difficultés économiques.
L'efficacité et l'élégance sont en réalité interdépendantes ; optimiser l'efficacité des actifs permet de créer des produits à indice de protection solaire élevé avec une concentration minimale de filtres UV. Le formulateur bénéficie ainsi d'une plus grande liberté pour optimiser la sensation sur la peau. Inversement, une esthétique soignée incite les consommateurs à appliquer davantage de produit et donc à se rapprocher de l'indice de protection solaire indiqué.
Critères de performance à prendre en compte lors du choix des filtres UV pour les formulations cosmétiques
• Sécurité pour le groupe d'utilisateurs finaux visé- Tous les filtres UV ont été testés de manière approfondie afin de garantir leur innocuité intrinsèque pour une application topique ; cependant, certaines personnes sensibles peuvent présenter des réactions allergiques à certains types de filtres UV.
• Efficacité du FPS- Cela dépend de la longueur d'onde du maximum d'absorption, de l'amplitude de l'absorption et de la largeur du spectre d'absorption.
• Protection à large spectre / UVA- Les formules modernes de crèmes solaires doivent répondre à certaines normes de protection UVA, mais ce que l'on comprend rarement, c'est que la protection UVA contribue également à l'indice SPF.
• Influence sur la sensation cutanée- Les différents filtres UV ont des effets différents sur la sensation de la peau ; par exemple, certains filtres UV liquides peuvent donner une sensation « collante » ou « lourde » sur la peau, tandis que les filtres hydrosolubles contribuent à une sensation de peau plus sèche.
• Aspect sur la peau- Les filtres inorganiques et les particules organiques peuvent provoquer un blanchiment de la peau lorsqu'ils sont utilisés à fortes concentrations ; ceci est généralement indésirable, mais dans certaines applications (par exemple, les soins solaires pour bébés), cela peut être perçu comme un avantage.
• Photostabilité- Plusieurs filtres UV organiques se dégradent sous l'effet des UV, réduisant ainsi leur efficacité ; mais d'autres filtres peuvent contribuer à stabiliser ces filtres « photolabiles » et à réduire ou empêcher leur dégradation.
• Résistance à l'eau- L'inclusion de filtres UV à base d'eau aux côtés de filtres à base d'huile permet souvent d'augmenter considérablement l'indice de protection solaire, mais peut rendre plus difficile l'obtention d'une résistance à l'eau.
» Consultez la base de données des ingrédients et fournisseurs de produits de protection solaire disponibles dans le commerce
Compositions chimiques des filtres UV
Les filtres solaires sont généralement classés en deux catégories : les filtres solaires organiques et les filtres solaires inorganiques. Les filtres solaires organiques absorbent fortement les rayons UV à certaines longueurs d’onde et sont transparents à la lumière visible. Les filtres solaires inorganiques agissent en réfléchissant ou en diffusant les rayons UV.
Approfondissons leur sujet :
crèmes solaires biologiques
Les écrans solaires biologiques sont également connus sous le nom deécrans solaires chimiquesCes produits sont composés de molécules organiques (à base de carbone) qui agissent comme écrans solaires en absorbant les rayons UV et en les convertissant en énergie thermique.
Crèmes solaires biologiques : points forts et points faibles
| Points forts | Faiblesses |
| Élégance cosmétique – la plupart des filtres organiques, qu’ils soient liquides ou solides solubles, ne laissent aucun résidu visible sur la peau après application. | Spectre étroit – beaucoup ne protègent que sur une gamme de longueurs d'onde restreinte |
| Les ingrédients biologiques traditionnels sont bien connus des formulateurs. | Des « cocktails » sont nécessaires pour une protection solaire élevée. |
| Bonne efficacité à faibles concentrations | Certains types de solides peuvent être difficiles à dissoudre et à maintenir en solution. |
| Questions relatives à la sécurité, à l'irritation et à l'impact environnemental | |
| Certains filtres organiques sont photo-instables. |
Applications des écrans solaires biologiques
Les filtres organiques peuvent en principe être utilisés dans tous les produits de protection solaire/UV, mais ils ne sont pas idéaux pour les produits destinés aux bébés ou aux peaux sensibles en raison du risque de réactions allergiques. Ils ne conviennent pas non plus aux produits se réclamant du « naturel » ou du « bio », car ils sont tous composés de substances chimiques de synthèse.
Filtres UV organiques : types chimiques
dérivés du PABA (acide para-aminobenzoïque)
• Exemple : Éthylhexyl diméthyl PABA
• Filtres UVB
• Rarement utilisé de nos jours pour des raisons de sécurité
salicylates
• Exemples : salicylate d'éthylhexyle, homosalate
• Filtres UVB
• Faible coût
• Faible efficacité comparée à la plupart des autres filtres
Cinnamates
• Exemples : méthoxycinnamate d’éthylhexyle, méthoxycinnamate d’isoamyle, octocrylène
• Filtres UVB très efficaces
L’octocrylène est photostable et contribue à la photostabilisation d’autres filtres UV, mais les autres cinnamates ont généralement une faible photostabilité.
Benzophénones
• Exemples : Benzophénone-3, Benzophénone-4
• Assure l'absorption des UVB et des UVA
• Efficacité relativement faible, mais contribue à augmenter l'indice de protection solaire (SPF) en combinaison avec d'autres filtres.
• La benzophénone-3 est rarement utilisée en Europe de nos jours en raison de problèmes de sécurité.
dérivés de triazine et de triazole
• Exemples : triazone d’éthylhexyle, bis-éthylhexyloxyphénol méthoxyphényl triazine
• Très efficace
• Certains sont des filtres UVB, d'autres offrent une protection à large spectre UVA/UVB
• Très bonne photostabilité
• Cher
dérivés du dibenzoyle
• Exemples : Butyl méthoxydibenzoylméthane (BMDM), diéthylamino hydroxybenzoyl hexyl benzoate (DHHB)
• Absorbeurs d'UVA très efficaces
• Le BMDM a une faible photostabilité, mais le DHHB est beaucoup plus photostable.
dérivés de l'acide benzimidazole sulfonique
• Exemples : acide phénylbenzimidazole sulfonique (PBSA), tétrasulfonate de phényl dibenzimidazole disodique (DPDT)
• Soluble dans l'eau (après neutralisation avec une base appropriée)
• Le PBSA est un filtre UVB ; le DPDT est un filtre UVA
• Présentent souvent des synergies avec les filtres solubles dans l'huile lorsqu'ils sont utilisés en combinaison.
dérivés du camphre
• Exemple : Camphre de 4-méthylbenzylidène
• Filtre UVB
• Rarement utilisé de nos jours pour des raisons de sécurité
Anthranilates
• Exemple : anthranilate de menthyle
• Filtres UVA
• Efficacité relativement faible
• Non homologué en Europe
Polysilicone-15
• Polymère de silicone avec des chromophores dans les chaînes latérales
• Filtre UVB
Écrans solaires inorganiques
Ces écrans solaires sont également appelés écrans solaires minéraux. Ils sont composés de particules inorganiques qui absorbent et diffusent les rayons UV. Les écrans solaires minéraux sont disponibles sous forme de poudres sèches ou de prédispersions.
Écrans solaires inorganiques : points forts et points faibles
| Points forts | Faiblesses |
| Sûr / non irritant | Perception d'une mauvaise esthétique (toucher et blanchiment de la peau) |
| large spectre | Les poudres peuvent être difficiles à formuler avec |
| Un FPS élevé (30+) peut être obtenu avec un seul actif (TiO2). | Les composés inorganiques se sont retrouvés pris dans le débat sur les nanotechnologies. |
| Les dispersions sont faciles à incorporer | |
| Photostable |
Applications des écrans solaires inorganiques
Les filtres solaires minéraux conviennent à toutes les applications de protection UV, à l'exception des formulations transparentes et des aérosols. Ils sont particulièrement adaptés aux soins solaires pour bébés, aux produits pour peaux sensibles, aux produits se réclamant du naturel et aux cosmétiques décoratifs.
Types chimiques de filtres UV inorganiques
dioxyde de titane
• Principalement un filtre UVB, mais certaines qualités offrent également une bonne protection UVA.
• Différentes qualités disponibles avec différentes tailles de particules, revêtements, etc.
• La plupart des grades relèvent du domaine des nanoparticules
• Les particules les plus fines sont très transparentes sur la peau mais offrent peu de protection contre les UVA ; les particules plus grosses offrent une meilleure protection contre les UVA mais ont un effet blanchissant plus marqué sur la peau.
Oxyde de zinc
• Principalement un filtre UVA ; son indice de protection solaire est inférieur à celui du TiO2, mais il offre une meilleure protection contre les UVA-I (longues longueurs d’onde).
• Différentes qualités disponibles avec différentes tailles de particules, revêtements, etc.
• La plupart des grades relèvent du domaine des nanoparticules
Matrice Performance / Chimie
Taux de -5 à +5 :
-5 : effet négatif significatif | 0 : aucun effet | +5 : effet positif significatif
(Remarque : en matière de coût et de blanchiment, « effet négatif » signifie que le coût ou le blanchiment est augmenté.)
| Coût | FPS | UVA | Sensation sur la peau | Blanchiment | photostabilité | Eau | |
| Benzophénone-3 | -2 | +4 | +2 | 0 | 0 | +3 | 0 |
| Benzophénone-4 | -2 | +2 | +2 | 0 | 0 | +3 | 0 |
| Bis-éthylhexyloxyphénol Méthoxyphényl Triazine | -4 | +5 | +5 | 0 | 0 | +4 | 0 |
| Butyl méthoxy-dibenzoylméthane | -2 | +2 | +5 | 0 | 0 | -5 | 0 |
| diéthylamino hydroxy benzoyl hexyl benzoate | -4 | +1 | +5 | 0 | 0 | +4 | 0 |
| Diéthylhexyl Butamido Triazone | -4 | +4 | 0 | 0 | 0 | +4 | 0 |
| tétrasulfonate de phényldibenzimidazole disodique | -4 | +3 | +5 | 0 | 0 | +3 | -2 |
| Éthylhexyl diméthyl PABA | -1 | +4 | 0 | 0 | 0 | +2 | 0 |
| Méthoxycinnamate d'éthylhexyle | -2 | +4 | +1 | -1 | 0 | -3 | +1 |
| salicylate d'éthylhexyle | -1 | +1 | 0 | 0 | 0 | +2 | 0 |
| Triazone d'éthylhexyle | -3 | +4 | 0 | 0 | 0 | +4 | 0 |
| Homosalate | -1 | +1 | 0 | 0 | 0 | +2 | 0 |
| p-méthoxycinnamate d'isoamyle | -3 | +4 | +1 | -1 | 0 | -2 | +1 |
| anthranilate de menthyle | -3 | +1 | +2 | 0 | 0 | -1 | 0 |
| 4-méthylbenzylidène camphre | -3 | +3 | 0 | 0 | 0 | -1 | 0 |
| Méthylène bis-benzotriazolyl tétraméthylbutylphénol | -5 | +4 | +5 | -1 | -2 | +4 | -1 |
| Octocrylène | -3 | +3 | +1 | -2 | 0 | +5 | 0 |
| Acide phénylbenzimidazole sulfonique | -2 | +4 | 0 | 0 | 0 | +3 | -2 |
| Polysilicone-15 | -4 | +1 | 0 | +1 | 0 | +3 | +2 |
| Tris-biphényle Triazine | -5 | +5 | +3 | -1 | -2 | +3 | -1 |
| Dioxyde de titane – qualité transparente | -3 | +5 | +2 | -1 | 0 | +4 | 0 |
| Dioxyde de titane – qualité à large spectre | -3 | +5 | +4 | -2 | -3 | +4 | 0 |
| Oxyde de zinc | -3 | +2 | +4 | -2 | -1 | +4 | 0 |
Facteurs influençant les performances des filtres UV
Les performances du dioxyde de titane et de l'oxyde de zinc varient considérablement en fonction des propriétés individuelles de la qualité spécifique utilisée, par exemple le revêtement, la forme physique (poudre, dispersion à base d'huile, dispersion à base d'eau).Les utilisateurs doivent consulter leurs fournisseurs avant de choisir la qualité la plus appropriée pour atteindre leurs objectifs de performance dans leur système de formulation.
L'efficacité des filtres UV organiques liposolubles dépend de leur solubilité dans les émollients utilisés dans leur formulation. En général, les émollients polaires sont les meilleurs solvants pour les filtres organiques.
L'efficacité de tous les filtres UV dépend fortement du comportement rhéologique de leur formulation et de sa capacité à former un film uniforme et cohérent sur la peau. L'utilisation d'agents filmogènes et d'additifs rhéologiques appropriés contribue souvent à améliorer l'efficacité des filtres.
Combinaison intéressante de filtres UV (synergies)
Il existe de nombreuses combinaisons de filtres UV présentant des synergies. Les meilleurs effets synergiques sont généralement obtenus en combinant des filtres complémentaires, par exemple :
• Combiner des filtres solubles dans l'huile (ou dispersés dans l'huile) avec des filtres solubles dans l'eau (ou dispersés dans l'eau)
• Combiner les filtres UVA avec les filtres UVB
• Combiner des filtres inorganiques avec des filtres organiques
Il existe également certaines combinaisons qui peuvent apporter d'autres avantages ; par exemple, il est bien connu que l'octocrylène aide à photostabiliser certains filtres photolabiles tels que le butyl méthoxydibenzoylméthane.
Il est toutefois essentiel de toujours respecter la propriété intellectuelle dans ce domaine. De nombreux brevets protègent des combinaisons spécifiques de filtres UV, et il est conseillé aux formulateurs de vérifier systématiquement que la combinaison qu'ils envisagent d'utiliser n'enfreint aucun brevet de tiers.
Choisissez le filtre UV adapté à votre formulation cosmétique.
Les étapes suivantes vous aideront à sélectionner le ou les filtres UV adaptés à votre formulation cosmétique :
1. Définir des objectifs clairs concernant la performance, les propriétés esthétiques et les allégations visées pour la formulation.
2. Vérifiez quels filtres sont autorisés pour le marché visé.
3. Si vous souhaitez utiliser un châssis de formulation spécifique, vérifiez quels filtres sont compatibles avec ce châssis. Toutefois, dans la mesure du possible, il est préférable de choisir les filtres en premier lieu et de concevoir la formulation en fonction de ceux-ci. Ceci est particulièrement vrai pour les filtres inorganiques ou organiques particulaires.
4. Utilisez les conseils des fournisseurs et/ou des outils de prédiction tels que le simulateur de protection solaire BASF pour identifier les combinaisons qui devraientatteindre le FPS souhaitéet les cibles UVA.
Ces combinaisons peuvent ensuite être testées dans des formulations. Les tests in vitro de protection solaire (SPF) et de protection contre les UVA sont utiles à ce stade pour déterminer les combinaisons les plus performantes. Pour en savoir plus sur l'application, l'interprétation et les limites de ces tests, consultez la formation en ligne SpecialChem.UVA/SPF : Optimisation de vos protocoles de test
Les résultats des tests, ainsi que ceux d'autres tests et évaluations (par exemple, la stabilité, l'efficacité des conservateurs, la sensation sur la peau), permettent au formulateur de sélectionner la ou les meilleures options et d'orienter le développement ultérieur de la ou des formulations.
Date de publication : 3 janvier 2021