.   Come Agisce la Detergenza

. Come Agisce la Detergenza

 

La detergenza è quell’operazione mediante la quale viene allontanato dalla superficie della pelle lo sporco che vi si accumula soprattutto a causa di un velo di grasso che aderisce fortemente sulla parte da pulire.

I primi “saponi” noti sono stati probabilmente le saponine, di derivazione vegetale e ricavate da foglie, radici, semi legnosi, bacche, cortecce. Si scoprì che queste sostanze formavano soluzioni saponose che solubilizzavano lo sporco e ne facilitavano l’eliminazione.
Ai giorni nostri le saponine trovano impiego in preparazioni farmaceutiche (in particolare come espettoranti) ma molte saponine sono anche principi attivi cosmetologici in particolare per la loro azione vasoprotettrice.

La più antica (3000 a.C.) formula conosciuta per la fabbricazione del sapone, rinvenuta in Mesopotamia, descrive un miscuglio formato da una parte di olio e cinque parti e mezza di potassa. I Romani conobbero il sapone solo nel IV secolo d.C., perché in precedenza usavano una pasta fatta d’olio d’oliva e pomice.

La detergenza umana nell’antica Roma era quindi strettamente connessa al rito termale del vapore oltre che a formulazioni che oggi chiameremmo scrub, con qualità ben sperimentate.

L’uso della pomice al posto di prodotti maggiormente eudermici come il sale marino non deve stupire.
Allora la pomice era molto diffusa, specialmente in edilizia per risolvere notevoli problematiche architettoniche, come la cupola del Pantheon, al contrario il sale marino era un bene primario, un valore essenziale nell’economia romana. Il termine “salario” deriva dal pagamento in sale che veniva fatto ai soldati o chi svolgeva lavori di bassa manovalanza.
Poi arrivarono i saponi.
La saponificazione di un trigliceride forma sali di acidi grassi superiori, i saponi, appunto. È di antica data la manifattura da grasso di maiale o di bue con cenere di legna (che contiene sali alcalini quali K2CO3). La produzione di qualcosa di simile è ricordata nei libri di Giulio Cesare . Produzione che i fautori di Marsiglia come capitale dei saponi farebbero quindi risalire alla Gallia.

Da olio, o grasso animale, mescolati a cenere di legno di faggio si produceva un sapone molle (sale di potassio), di facile preparazione, impiegato per usi domestici fino al XIX secolo. Il sapone duro, ottenuto mescolando olio vegetale con soda ricavata dalle ceneri di alghe marine, veniva prodotto industrialmente. Spesso profumato, venduto come un articolo di lusso, venne fabbricato a Venezia, a Marsiglia e in Castiglia, a partire dal XV secolo.

In quegli anni divennero importanti i porti industriali, cioè quelle città che abbinavano un grande porto ad un entroterra con capacità industriali. La costa da Genova a Marsiglia si trasformò in una centrale europea nella produzione del sapone . Curiosa la coincidenza di cui non è mai stato trovato il nesso causale, tra il nome della città di Savona ed il  Savon ( sapone in francese ).

Il prezzo del sapone diminuì fortemente negli anni 1820-30, grazie alla produzione industriale della soda, e il conseguente miglioramento dell’igiene personale, verso la metà dell’ottocento, contribuì ad abbassare il tasso di mortalità infantile.

Nella detergenza non umana il sapone è una sostanza pulente inefficace, se confrontata ai composti chimici sintetici conosciuti col nome di detersivi. Il chimico belga A. Reychler fu il primo a notare gli effetti dei detersivi, nel 1913. Il primo detergente commercialmente disponibile, il Nekal, fu messo in vendita in Germania, nel 1917, durante il periodo bellico, per sopperire proprio alla mancanza di sapone. Le condizioni di indigenza, creatisi nella seconda guerra mondiale, incoraggiarono ulteriori sviluppi delle ricerche in questo settore.

Dopo la seconda guerra mondiale sono stati sviluppati composti sintetici aventi una catena idrocarburica e un gruppo ionico del tipo solfato o solfonato. I primi detergenti sintetici a basso prezzo sono stati messi in commercio intorno al 1950. Si tratta di alchilbenzensolfonati (ABS) che possono essere preparati da derivati poco costosi del petrolio. L’uso dei detergenti è rapidamente cresciuto poiché possono essere usati efficacemente in qualsiasi tipo di acqua (non danno precipitati con le acque dure) e costano poco. Hanno rapidamente soppiantato il sapone diventando gli agenti pulenti più diffusi. Un problema dei detergenti di questo tipo è che essi non vengono degradati dai microrganismi presenti nelle acque reflue. Il motivo della persistenza di questi composti è rappresentato dal fatto che gli enzimi batterici, in grado di degradare i saponi a catena lineare, non sono in grado di distruggere i detergenti ad alto grado di ramificazione come gli ABS.

Di questi detersivi sintetici si scoprì subito che non facevano particolarmente bene alla pelle, solo successivamente si rilevò come non facessero neppure bene all’ambiente. Si è dovuto attendere il 1966 per introdurre sul mercato dei detergenti biodegradabili.

La detergenza umana a questo punto si è focalizzata su una molecola.

Un tensioattivo particolarmente potente ed efficace.

Il sodium lauril solfato, biodegradabile, di basso costo e con alto potere detergente.


La struttura chimica viene spesso rappresentata con una immagine che ricorda uno spermatozoo o un girino, con una testa idrofila ed una coda idrofoba

La sua enorme e forse eccessiva diffusione, quasi tutti i detergenti destinati al largo consumo lo utilizzano, ha innescato una revisione critica sugli effetti di questo tipo di detergenza umana.

Questa critica ha innescato anche meccanismi di disinformazione, come il tam-tam su internet che accusava il lauril solfato di non essere prodotti naturali con forti rischi di cancerogenicità.

In realtà al momento non esistono prove della cancerogenicità del lauril solfato .Tecnicamente come sale solfato dell’alcol laurilico, pur essendo un prodotto di sintesi, il lauril solfato presenta una molecola strutturalmente più simile a tanti derivati botanici che tante altre molecole spacciate nella pubblicità come detergenti naturali.
La comunicazione che oggi promuove prodotti SLS FREE fa leva sulla disinformazione e sulla ignoranza del consumatore.

Quello che invece non viene detto, ma che dermatologi e cosmetologi sanno benissimo è che il lauril solfato ed i suoi derivati possono essere irritanti. Lo sono tanto che il Sodium Lauryl Sulfate era stato assunto come standard nei test dei prodotti disirritanti o lenitivi. In pratica si applicava il SLS negli occhi delle cavie per procurare l’infiammazione e l’arrossamento al fine di testare l’efficacia dei colliri o dei prodotti disarrossanti.

Quindi la molecola per detergenza umana più diffusa può essere un forte irritante per la pelle e le mucose dell’uomo. Ma d’altra parte , tantissimi tensioattivi sono irritanti.

I tensioattivi abbassano la tensione superficiale dell’acqua distruggendone o sostituendosi ai legami d’idrogeno: essi si dispongono con la testa idrofila sulla superficie dell’acqua, e con la coda idrofoba dalla parte opposta.

Questa disposizione delle molecole di tensioattivo rispetto all’acqua evidenza alcune azioni fondamentali.

  1. Azione schiumogena: le molecole di tensioattivo tendono ad accumularsi alla superficie del liquido, con la parte polare rivolta verso l’interno, e la parte idrocarburica (idrofoba) rivolta verso l’esterno: questo determina un abbassamento della tensione superficiale, in quanto le forze intermolecolari agenti tra le catene idrocarburiche sono più deboli rispetto a quelle tra le molecole d’acqua. Di conseguenza, diminuisce la tendenza a contrarsi della superficie (la tensione superficiale), per cui risulta facilitata la formazione di schiuma, che consiste appunto in un aumento, per mezzo dell’agitazione meccanica, della superficie libera del liquido, che può così inglobare quantità notevoli di aria sotto forma di bolle. Le bolle di gas vengono a galla per spinta idrostatica e si dissolvono lentamente a contatto con l’ambiente gassoso esterno. Esse concorrono alla detergenza inglobando la lordura, ma una schiuma eccessiva provoca inconvenienti facilmente verificabili.
  2. Azione bagnante: se un solido è sospeso in forma finemente suddivisa in un liquido, a causa della diminuita tensione superficiale diminuiscono le forze di coesione tra le molecole di liquido , per cui il lavoro di adesione può uguagliare (o superare) il lavoro di coesione. In questo caso le particelle solide disperse nel liquido, vengono completamente ” bagnate”
  3. Azione emulsionante: i tensioattivi favoriscono la formazione di emulsioni (cioè finissime dispersioni di due fasi o di un liquido in un altro, nel quale è insolubile; ad es. acqua-olio), in quanto, abbassando la tensione interfacciale tra i due liquidi, permettono che si estenda la superficie di contatto fra le due fasi, con formazione di un gran numero di goccioline di uno dei due liquidi disperse nell’altro.
  4. Azione Distaccante: insinuandosi tra lo sporco ed i tessuti cutanei il tensioattivo riveste le superfici di interfaccia e per la forza repulsiva tra le diverse interfacce agevola il distacco dello sporco.

L’Azione detergente del tensioattivo  si esercita integrando le 4 azioni precedenti.

Il meccanismo della detergenza è piuttosto complesso e ad esso concorrono altri fattori oltre all’azione del detergente.

L’azione meccanica l’azione della temperatura . E’ evidente come l’azione meccanica agevoli distacco e rimozione dell’sporco mentre la temperatura agisce come il detergente, diminuendo la tensione superficiale dell’acqua.

Il meccanismo per cui una particella di sporco unta, per sua natura o perchè impregnata di sebo, resti poi dispersa nell’acqua di lavaggio si riconduce alla fisica micellare.
Si tratta di una teoria complessa che basandosi su vari modelli fisici, ipotizza che lo sporco resti in sospensione nell’acqua come se fosse inglobato all’interno di un insieme sferico di molecole di tensioattivo: come se fosse all’interno di una bolla.

Il modello della micella sferica , come nell’immagine accanto,  è solo simbolico. E’ utilizzato in tutti i testi scientifici per spiegare cosa sono e come sono fatte le micelle, ma è evidentemente sbagliato. E’ stato dimostrato che la struttura sferica  è impossibile, visto che al centro comporta la sovrapposizione e contatto di “code” che tra l’altro dovrebbero leggermente respingersi tra di loro, o in alternativa , dovrebbe comportare la formazione di una sfera con un impossibile spazio  ”vuoto” al centro.
Con sofisticate apparecchiature le micelle oggi sono “quasi” visibili e si sa che possono assumere forme più irregolari, non proprio sferiche,  allungate, tubulari e vermiformi .

Utilizzando per semplicità il modello sferico è possibile visualizzare come lo sporco venga inglobato  in un involucro fluido che ha sulla superficie le teste idrofile del tensioattivo.
Il modello sferico fa intendere che se non ci sono abbastanza molecole di tensioattivo in soluzione  ( CMC = critical micellar concentration ) le micelle non si possono formare.  La rappresentazione sferica della micella è però ingannevole in quanto fa pensare che più lunga è la molecola di tensioattivo maggiore è la quantità di tensioattivo necessario a formare una micella. Accade proprio il contrario; la forza detergente dipende dalle dimensioni spaziali della molecola e più è lunga la coda idrofoba, più è bassa la concentrazione necessaria, la CMC .

 

Nella normale detergenza però il tensioattivo non può distinguere il grasso da rimuovere dal film lipidico naturale della pelle, per cui usando i normali detergenti in fase acquosa è comune che la pelle ne risulti più o meno secca e disidratata.

L’uso frequente di questo tipo di detergenza induce un impoverimento della pelle , un indebolimento della funzione barriera ed uno squilibrio nei meccanismi di idratazione .

Se poi il tensioattivo in fase acquosa è pure un forte irritante, come il Sodio Lauril Solfato o i suoi analoghi, la pelle viene anche sollecitata e stressata , fino ad evidenziare secchezza e desquamazione.

Una pelle in queste condizioni è inoltre più soggetta agli attacchi batterici e manifesta facilmente eritrosi o dermatiti.

La pelle di certe categorie professionali può essere sovraesposta alla detergenza,
Esistono in commercio numerosi prodotti (cosiddetti sgrassanti) che hanno, proprio perche’ aggressivi, notevole capacita’ irritativa e sono spesso anche mal tollerati.

L’esposizione a detergenti e saponi è spesso ( oltre il 50% dei casi ) responsabile della dermatite delle casalinghe.

Dermatiti delle casalinghe

Le aziende serie ( purtroppo non tutte ) devono condurre tantissimi test per verificare che la detergenza non sia causa di reazioni e dermatiti.

Visto che lo sporco resta attaccato alla pelle o con forze adesive ( la polvere resta appiccicata al sebo )  dovute ai lipidi liquidi ( più è lunga la catena idrofobica maggiore la forza adesiva ) o con forze coesive ( lo sporco liposolubile si lega al sebo ), è possibile rimuoverlo anche con azione solvente.

L’azione solvente o per affinità nella detergenza non sfrutta la riduzione della tensione superficiale né la formazione di micelle che inglobano lo sporco.

Utilizzando come solvente un olio si può poi ottenere un effetto restitutivo.
Infatti aggiungendo emollienti alla pelle nella fase di detersione se poi li si rimuove solo parzialmente,
la pelle non resta delipidizzata (parolona che penso significhi: “troppo sgrassata”).

Concludendo:
la detersione è uno dei pochi atti cosmetici la cui efficacia è facilmente verificabile.
Non esiste una procedura di detersione ottimale per tutti, ma sono sempre preferibili procedure che non modifichino drasticamente gli equilibri cutanei.

Rodolfo Baraldini

pubblicato 22 novembre 2013

Modifica del 18/03/2014
Grazie a Lola, dell’angolo, che me lo ha segnalato. Avevo indicato lo SLES anziché lo SLS come positivo nei test di irritazione. In effetti alcune ricerche indicano il sodium laureth sulfate anziché il lauryl. Ma quest’ultimo si deve considerare lo std più utilizzato per indurre irritazione , assieme a tioglicolati, sles, nicotinati, capsicina ecc..

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12 Commenti

  1. La aggressività della detergenza è un parametro difficile da definire. Lo studio Z&S è un po’ datato ed utilizza parametri che oggi sono stati sostituiti da valutazioni in vitro ed in vivo molto più significative.
    Mi sbilancio in una analisi molto spannometrica e limitata.
    Abbiamo 2 livelli di aggressività quindi di rischio di irritazione indotta.
    Quello indiretto dove più un detergente rimuove i lipidi cutanei, più è potenzialmente irritante. La capacità di solubilizzare i lipidi è anche collegata alla potenzialità di danneggiare le membrane cellulari.
    Quello diretto dove a seconda della molecola e nei detersivi ionici a secondo della dimensione della testa idrofila e della densità di carica cationica abbiamo diverse risposte irritative. Minor densità = minor potenziale irritativo.
    L’aumento delle dimensioni del controione comporta in genere una riduzione della capacità irritativa oltre che una riduzione della CMC.
    Questi fattori spiegherebbero l’irritazione indotta da una sostanza che resta molto poco tempo sulla pelle. Infatti la diversa densità di carica può ricondursi alla sostantività, cioè a quanto la molecola si può aggrappare e restare sulla pelle. Il fatto che siano bivalenti aggiunge un altro elemento, abbiamo 2 code alkiliche idrofobe . La struttura della micella non può essere quella teorica sferico globulare e quando una coda si lega ai lipidi ( o allo sporco ) l’altra riduce il dominio delle cariche idrofile.
    Io ipotizzo che la struttura della micella, per quanto dinamica ,spieghi anche le sostanziali differenze di irritabilità che abbiamo miscelando diversi tensioattivi…ecc. ecc.. ho sicuramente utilizzato termini impropri , ma in 4e4 8 non riuscivo a spiegarmi meglio. L’aiuto di qualche altro esperto è più che gradito.

  2. Ti ringrazio per la domanda a cui non so rispondere.
    Avrei una mia idea sulla faccenda, ma mi ripasso l’argomento, prima di rispondere.

  3. é un bell’articolo grazie mille :) sul tuo fb una signora diceva che utilizzava latte di cocco (dipende dalla qualità-ce ne vuole uno grasso mi sembra) e amido di riso ma non ho capito in che modo :/ ovvero la sequenza, forse li miscela? se la signora c’è battesse un colpo! :) )) grazie! mi risolverebbe un problema perchè ora anche con l’acqua la pelle mi si secca! :)

  4. Scusi,sono di nuovo io e mi dispiace essere ripetitiva ma vorrei saperne di più sui detergenti non aggressivi.Vorrei sapere come riconoscerli,cosa cercare.Lo so che il discorso è complesso perchè entra in gioco la chimica e il bilanciamento delle formule,,il ph ecc ma se fosse possibile avere a grandi linee l’idea di come dovrebbero essere portando ad esempio degli ingredienti sarebbe molto utile.Mi riferisco ai detergenti schiumogeni.So che si possono utilizzare anche farine(amido) e come ha già detto anche gli oli,ma le farine per chi va di fretta non sono un metodo pratico e poi non riesco a rendermi conto della loro efficacia(se hanno la “forza pulente” di un tensioattivo o no,in sostanza non capisco se puliscano a sufficienza) e gli oli per le pelli con tendenza alle impurità spesso non sono il massimo.

    • Ma per favore datemi del tu, che se no, mi fate sentire vecchio bacucco….!!

      L’amido ha una azione assorbente e può detergere, ma con forza ed efficacia molto inferiore a quella dei tensioattivi. Il giusto rapporto tra amido, oli e acqua può realizzare un buon sistema che deterge ed è anche restitutivo.

      Ne ho parlato qui ( http://www.nononsensecosmethic.org/?p=47653 ) indicando per sommi capi come ho formulato in passato delle creme detergenti.
      Le concentrazioni di oli/emulsionante idrofilo/amido dipendono da cosa si vuole ottenere con la detersione restitutiva. Io ad esempio (58 anni ) mi trovo bene con un 20% di oli.

    • Complimenti, mi chiamo Lucia e faccio sapone da oltre 10 anni.

      Ho letto molto, studiato molto e mi piace molto come ha spiegato la detergenza.

      Mi associo a Viviana, come si fa a valutare la forza pulente ?

      Poi mi potrebbe approfondire questo concetto:

      ” La rappresentazione sferica della micella è però ingannevole in quanto fa pensare che più lunga è la molecola di tensioattivo maggiore è la quantità di tensioattivo necessario a formare una micella. Accade proprio il contrario; la forza detergente dipende dalle dimensioni spaziali della molecola e più è lunga la coda idrofoba, più è bassa la concentrazione necessaria, la CMC . ” so cosa è la CMC ma non ho capito bene cosa intende.

      • Cara/o asdfgh, mi permetto di risponderti riguardo la CMC (Rodolfo, correggimi se sono imprecisa): l’acqua (polare) non vuole interagire con la coda idrofoba del tensioattivo (apolare), quindi più lunga è la coda idrofoba del tensioattivo meno questo sarà solubile in acqua (coda idrofoba lunga = interazioni sfavorevoli con l’acqua maggiori), perciò il tensioattivo a catena lunga comincia ad autoassociarsi in micelle prima di un tensioattivo a catena corta.
        Ne consegue che i tensioattivi a catena lunga, formando micelle a concentrazioni inferiori, esplicano l’azione detergente a concentrazioni inferiori di quelle dei tensioattivi a catena corta.
        Inoltre, la CMC è influenzata anche dalla presenza di ramificazioni nella coda del tensioattivo e dalla presenza in essa di gruppi polari (es. tensioattivi etossilati), nonché dalla presenza di sali disciolti in acqua.
        In conclusione più la molecola di tensioattivo e l’acqua sono affini più alta sarà la CMC, e viceversa.
        Per quel che riguarda la rappresentazione erronea delle micelle sferiche, credo che Rodolfo si riferisca al fatto che le code dei tensioattivi vengono disegnate diritte, stirate. In realtà le code dentro la micella non stanno come stoccafissi ma sono piuttosto ritorte e “intrecciate”, perciò il raggio della micella sferica è inferiore alla lunghezza del tensioattivo con la coda stirata. Puoi assimilare lo stato delle code nel “core” della micella a una gocciolina di olio (ovvero, non ci sono spazi vuoti tra le code).
        Però, se non sbaglio, le micelle di forma sferica (o quasi) esistono, soprattutto per tensioattivi con testa polare grande rispetto alla catena.
        Resta il fatto che le micelle sono aggregati dinamici e complessi, con molecole di tensioattivo che vanno e vengono continuamente!

      • Grazie per l’aiuto, ottima spiegazione.
        Non ho certo le competenze per dissertare di fisica micellare, ma viste alcune richieste penso che approfondirò l’argomento.
        Un ulteriore aiutino sarebbe graditissimo.
        Mi risulta che il modello sferico di Gruen a cui ti riferisci, quello con le code idrofobe ricurve e ritorte, sia solo un modello. Alcune indagini, scattering nucleare o roba del genere, hanno individuato sacche sia sulla superfice che all’interno della micella che contrasterebbero col modello sferico, per cui la definizione, di aggregati dinamici “quasi” sferici sembra l’unica accettabile, almeno allo stato attuale delle conoscenze.

      • Rodolfo, l’esperto qui sei tu! Io ho solo qualche base teorica che spero un giorno di poter ampliare e integrare lavorando in questo campo. Per adesso mi occupo di altro (tra l’altro sono nello stesso dipartimento in cui era Gruen!) e mi limito a spignattare con prudenza, e a leggere. Sì, quello di Gruen è un modello e anche abbastanza vecchio. Mi risultava che fosse ancora accettato ma come mi dici nuove evidenze sperimentali (sacche di solvente?) modificano questa idea. In realtà ho dato un veloce occhio in letteratura e anche Tanford nel 1972 proponeva una forma ellissoidale piuttosto che sferica sulla base di semplici considerazioni geometriche.
        Direi che definire le micelle come “globulari” ci possa togliere da ogni impiccio :)
        Complimenti per il tuo blog: è adatto a persone con diversi livelli di conoscenza sul tema, e tratta gli argomenti in modo semplice ma non semplicistico. E dato che in questo campo – come in molti altri – le posizioni dogmatiche (in un senso o nell’altro) sono più diffuse dell’uso dello spirito critico, c’era proprio bisogno di qualcuno che cominciasse a far capire quanto la cosmetica sia un mondo complesso e multidisciplinare, dove non si può fare di tutta l’erba un fascio. Grazie!
        Dovresti pubblicare anche in lingua inglese, il mondo ha bisogno di queste informazioni. E non mi risulta che esistano blog divulgativi sul mondo cosmetico e della detergenza in inglese.

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