Grand oral Physique Chimie : Comment la chimie permet-elle de concevoir une crème anti-âge stable et efficace ?

« Grand Oral : Physique Chimie Comment la chimie permet-elle de concevoir une crème anti-âge stable et efficace ? Introduction : On pourrait penser que faire une crème serait juste de mélanger des ingrédients, mais derrière ce produit utilisé de tous, se cache un véritable défi scientifique auquel les formulateurs cosmétiques font face.

Ce fameux produit de soin de la peau est un mélange complexe de substances aux différentes propriétés, souvent incompatibles (comme l’eau et l’huile).

C’est alors là qu’intervient la chimie qui joue un rôle fondamental dans la formulation des produits cosmétiques afin de les rendre stables et efficaces pour la peau.

Il ne suffit donc pas de mélanger les ingrédients, mais de comprendre les interactions entre molécules, les propriétés du mélange et éviter les réactions indésirables.

Voulant devenir formulatrice cosmétique, c’est une question qui m’intéresse particulièrement. Nous pourrons alors nous demander comment la chimie permet-elle de concevoir une crème anti-âge stable et efficace ? Nous verrons dans un premier temps, cette question de stabilité ; puis nous évoquerons l’efficacité du produit avant de parler de sa conservation. I) La stabilité 1) Pourquoi une crème est naturellement instable ? Une crème est une émulsion qui est un système hors d’état, elle évolue dans un état plus stable donc elle se sépare. Cette instabilité s’explique par la polarité des molécules.

Une molécule est polaire si elle respecte deux conditions : elle doit posséder une ou plusieurs liaisons polarisées et que les centre G+ et G- ne soient pas confondus, autrement elle est dite apolaire. Les molécules d’eau étant polaires, elles se lient par des ponts (ou liaisons) hydrogène.

Il s’agit de liaisons entre un atome d’hydrogène lié à un atome très électronégatif (comme l’oxygène ou l’azote) et un autre atome électronégatif voisin. Les molécules d’huile, elles sont apolaires et sont liées grâce aux forces de dispersion de Van Waals de type électrostatique entre les dipôles, mais trop faibles pour les lier entièrement. Or dans une solution, un soluté se mélange avec un solvant ayant la même polarité que lui or ici, l’eau et l’huile sont incompatibles.

Alors malgré l’agitation, le système préfère se séparer pour minimiser l’énergie (dû au mécanisme réactionnel.) 2) La stabilité chimique La stabilité d'un produit correspond à sa capacité à maintenir ses propriétés au cours du temps. Pour éviter d’obtenir un mélange hétérogène, qui n’est pas voulu dans ce produit cosmétique, on va utiliser des émulsifiants pour stabiliser la coexistence de l’eau et l’huile. Pour se faire on disperse en fines gouttelettes la phase huileuse dans la phase aqueuse (émulsion « huile dans eau ») ou l’inverse (« émulsion eau dans huile »). Lorsqu’on mélange on a affaire à une émulsion mais elle ne persiste pas, elle n’est pas stable. Les émulsifiants issus d’une famille de tensioactifs vont alors envelopper chaque gouttelette et empêcher leur séparation. Un tensioactif est une molécule amphiphile équipée d’une tête qui aime l’eau dite hydrophile d’une queue qui aime l’huile dite lipophile.

Sa double caractéristique lui permet de s’ancrer entre les deux phases.

La partie hydrophile va se placer à la surface des molécules d’eau et la partie lipophile aux molécules d’huile cela va former des micelles et stabiliser l’émulsion. 3) Le rôle du pH pour ajuster la stabilité d’une solution Pour stabiliser une crème, on aussi utilise une solution tampon qui maintient un pH presque constant.

Elle est composée d’un acide faible et de sa base conjuguée en proportions égales, afin d’obtenir un pH proche du pKa du couple de la solution. Par exemple, on utilise souvent des acides gras (R-COOH/ R-COO‾) pour stabiliser le mélange.

La réaction est un équilibre : R-COOH (aq) + H₂O (l)  R-COOO- (aq) + H₃O+ (aq) Or la base ionique R-COOO‾ est très hydrophile et l’acide R-COOH est lipophile.

C’està-dire que si le pH chute, le tensioactif ne va plus faire le pont entre l’huile et l’eau. Les phases se séparent. - Si le pH augmente (+ de HO‾) (milieu basique) et devient supérieur au pKa du couple, la base va dominer. L’acide du tampon réagit  Les gouttelettes d’huile entourées de ses ions se repoussent (loi de Coulomb : les charges de même signe se repoussent).

La crème est stable. [HO‾ (aq) + R-COOH (aq)  H₂O (l) + R-COOO‾ (aq)] - Si le pH diminue (+ de H₃O*) (milieu acide) et devient inférieur au pKa du couple, l’acide va dominer. La base du tampon réagit  Le tensioactif devient neutre donc la crème n’est pas stable. [H₃O* (aq) + R-COOO‾ (aq)  H₂O (l) + R-COOH (aq)] Schéma La solution tampon maintient le pH au-dessus du pKa du tensioactif .

Le tampon empêche le pH de varier pour que le tensioactif ne devienne jamais neutre. II) L’efficacité (exemple d'une crème anti-âge) Prenons l’exemple d’une crème anti-âge avec l’utilisation de la vitamine C (acide ascorbique) qui vient aider à lutter contre le vieillissement de la peau.

(C6H8O6) 1) Pénétration dans la barrière cutanée Pour qu'une crème soit efficace, les principes actifs doivent pénétrer dans la barrière cutanée. La barrière cutanée est composée principalement de lipides (gras), elle est lipophile. • La taille des molécules influence leur pénétration : plus leur masse moléculaire est élevée, plus elles pénètrent difficilement la peau.

Au-delà de 500 Daltons, la diffusion passive devient presque impossible sans aide. Par exemple : La vitamine C = 176 Da  elle pénètre normalement facilement • La solubilité influence la pénétration : « le semblable dissout le semblable ».

Les molécules liposolubles pénètrent la peau (riche en lipides), tandis que les hydrosolubles sont bloquées par la.... »