Chiunque abbia attraversato lo stress e il disagio del crudo, la pelle irritata conosce il sollievo che deriva dallo spalmarsi una lozione cremosa. Le creme per uso topico generalmente contengono pochi ingredienti standard, ma i produttori sanno poco di come questi componenti interagiscono per influenzare le prestazioni del prodotto. Ora, i ricercatori riportano il primo assaggio diretto di come è strutturata una crema o una lozione su scala molecolare, e non è proprio quello che si aspettavano.

I ricercatori presenteranno oggi i loro risultati all'American Chemical Society (ACS) Fall 2019 National Meeting &Exposition.

"La stabilità a lungo termine e le proprietà cliniche di una crema sono determinate dalla sua struttura fondamentale, "dice Delaram Ahmadi, lo studente laureato che ha svolto lo studio. "Se possiamo comprendere la microstruttura chimica della crema e metterla in relazione con la struttura della pelle, allora forse possiamo riparare meglio la barriera cutanea compromessa".

Uno dei consulenti di ricerca di Ahmadi, David Barlow, dottorato di ricerca, aggiunge, "Volevamo migliorare la scienza intorno alla formulazione della crema in modo che le aziende potessero formularle in modo più razionale per ottenere esattamente ciò che vogliono. La cosa più significativa che abbiamo scoperto è che l'immagine da manuale della struttura di una crema è molto ingenua".

I formulatori hanno per lo più dedotto la struttura di queste emulsioni sulla base di misurazioni indirette, Barlow spiega. Ma il suo gruppo ha adottato un approccio diretto, con Ahmadi che ha analizzato la crema utilizzando tecniche di diffusione di raggi X e neutroni per determinare come gli ingredienti sono stati dispersi. Ahmadi e Barlow sono al King's College di Londra, e il loro co-investigatore, Jayne Lawrence, dottorato di ricerca, è all'Università di Manchester.

La crema è solitamente pensata come pile di lamelle, o membrane, composto da tensioattivi e co-tensioattivi che mantengono le goccioline di olio disperse nell'acqua (o viceversa). Per rivelare la vera struttura di una crema, i ricercatori hanno iniziato con una formulazione in crema acquosa della British Pharmacopoeia che contiene due co-tensioattivi e un tensioattivo di sodio dodecil solfato (SDS). Hanno anche incorporato un diolo noto per agire come conservante. Uno per uno, Ahmadi ha sostituito ogni ingrediente con versioni isotopiche più pesanti. I ricercatori hanno quindi disperso i raggi X e i neutroni dai campioni marcati selettivamente con isotopi e, dai modelli di dispersione risultanti, determinato la posizione di ciascun ingrediente e l'aggregato formato all'interno della crema.

I risultati sono stati sorprendenti. Sebbene abbiano osservato co-tensioattivi negli strati lamellari come previsto, il tensioattivo non c'era. "Il profilo del picco del tensioattivo ha suggerito che la molecola ha formato micelle nella crema, " dice Ahmadi. Inoltre, il conservante non è stato trovato nello strato acquoso, dove gli scienziati hanno sempre presunto che sarebbe stato. Era, infatti, residente nelle lamelle. I conservanti hanno un effetto antimicrobico, prolungando così la durata di conservazione. I formulatori avevano supposto che per essere un efficace antimicrobico, il conservante doveva essere sciolto nello strato d'acqua. Così, Ahmadi afferma che questa scoperta potrebbe significare che le creme sono essenzialmente autoconservanti.

Il team sta attualmente eseguendo esperimenti al computer per modellare il comportamento dei conservanti in un sistema a doppio strato come una crema per capire perché si trovano nello strato di membrana. E vogliono capire meglio la struttura delle micelle di tensioattivo disperse negli strati. "Non credo che nessun altro abbia considerato che ci sarebbero state queste micelle nel sistema, " Barlow dice. "Questo è nuovo, e dobbiamo pensare a dove si trovano nella struttura e cosa stanno facendo".

Vogliono anche studiare creme diverse. Ahmadi dice che la formula della farmacopea britannica è piuttosto semplice, con solo cinque ingredienti. Inoltre, le aziende di cura della persona hanno gradualmente eliminato l'SDS come tensioattivo, quindi i ricercatori hanno in programma di analizzare le variazioni senza SDS in futuro.