Espectroscopia NIR na indústria de cuidados pessoais e cosméticos: a ferramenta ideal para controle de qualidade e triagem de produtos – Parte 1

Cuidado pessoal e os produtos cosméticos são onipresentes em nossas vidas diárias. A maioria de nós não sairia facilmente para encontrar nossos colegas sem primeiro praticar um pouco de higiene, e é por isso que esses produtos são tão amplamente utilizados. Cuidado pessoal produtos e cosméticos são aplicados principalmente externamente (por exemplo, no cabelo, na pele e nas unhas), bem como por via oral (por exemplo, nos dentes, gengivas e língua), seja para fins de higiene, para modificar a aparência ou para manutenção geral do corpo. Alguns dos muitos exemplos desses itens usados regularmente incluem sabonetes, loções, esmaltes, corretivos, tintura de cabelo, fragrâncias, absorventes ultravioleta (UV) e antioxidantes.

Os produtos de higiene pessoal são normalmente usados para fins higiênicos e são enxaguados imediatamente após serem usados (por exemplo, pasta de dente ou sabonete), embora alguns devam ser deixados no corpo, como protetor solar ou desinfetante para as mãos. Em contraste, os cosméticos são normalmente usados na pele, no mínimo por algumas horas (por exemplo, loção, maquiagem, antitranspirante/desodorante e outras fragrâncias). Devido à sua ampla utilização em todo o mundo, esses tipos de produtos são liberados em grandes quantidades no meio ambiente após serem lavados ou enxaguados, o que pode causar sérios danos a outros organismos.

figura 1 mostra o valor do mercado global de cuidados pessoais e cosméticos para os cinco principais países em 2020 [1]. Espera-se que este setor continue a crescer no futuro próximo.

Figure 1. Em 2020, os Estados Unidos foram os países que mais gastaram em cuidados pessoais e produtos cosméticos, com quase 100 mil milhões de dólares, seguidos de perto pela China [1].

Importância do controle de qualidade

Considerando a prevalência destes tipos de itens na nossa vida quotidiana, a quantidade de tempo que passam na nossa pele – o maior órgão do corpo, e o efeito que podem ter no ambiente após a utilização, é necessário um controlo de qualidade (CQ) adequado dos produtos pessoais. cuidados e produtos cosméticos é extremamente importante.

A espectroscopia no infravermelho próximo (NIR) é um método analítico particularmente adequado para tornar o controle de qualidade desses produtos finais mais eficiente e econômico. No restante deste artigo, é apresentada uma breve visão geral do NIRS, seguida de algumas aplicações adequadas para esta indústria. Esta visão geral termina com alguns exemplos sobre como os produtores de cuidados pessoais e cosméticos podem se beneficiar usando NIRS no laboratório.

Tecnologia NIRS: uma breve visão geral

A interação entre luz e matéria é um processo bem conhecido. A luz usada em métodos espectroscópicos normalmente não é descrita pela energia aplicada, mas em muitos casos por comprimento de onda ou números de onda.

Um espectrômetro NIR (como o Metrohm DS2500 Liquid Analyzer ou DS2500 Solid Analyzer) mede essa interação para gerar espectros conforme exibido em Figura 2. O NIRS é especialmente sensível à presença de certos grupos funcionais (por exemplo, CH, NH, OH e SH). Portanto, a espectroscopia NIR é um método ideal para quantificar parâmetros químicos como teor de água (umidade), teor de álcool, valor de iodo, matéria gordurosa total e ingredientes ativos. Além disso, a interação luz-matéria também depende da matriz da própria amostra. Isto permite a detecção de parâmetros físicos e reológicos, como densidade e viscosidade.

Analisador de líquidos Metrohm DS2500

Analisador Sólido Metrohm DS2500

Figure 2. Espectros de álcool em gel resultantes da interação da luz NIR com as respectivas amostras.

Todas essas informações estão contidas em um único espectro, tornando este método adequado para análise multiparâmetro rápida.

O modo de medição depende do tipo de amostra. O modo de transmissão geralmente é um procedimento apropriado para analisar líquidos. Durante a transmissão (Figura 3b), a luz NIR viaja através da amostra enquanto é absorvida. Qualquer luz NIR não absorvida é refletida no detector.

Figure 3. a) As medições de líquidos são normalmente feitas em frascos. b) O modo de medição é conhecido como transmissão, onde a luz viaja através da amostra enquanto é absorvida.

O modo de transflexão geralmente é um procedimento apropriado para analisar cremes. Para transferência (Figura 4b), a luz NIR passa através da amostra e, em seguida, refletida pelo refletor difuso, viaja novamente através da amostra enquanto é absorvida. A luz NIR não absorvida é então detectada no final da análise.

Figure 4. a) A medição de cremes é normalmente feita em um copo de pasta usando um carimbo dourado como refletor difuso. b) O modo de medição é conhecido como transflexão, onde a luz viaja através da amostra, reflete no refletor difuso e viaja novamente através da amostra enquanto é absorvida.

O reflexão difusa modo é geralmente um procedimento apropriado para analisar amostras sólidas como detergentes. Para reflexão difusa (Figura 5b), a luz NIR ilumina a amostra e qualquer luz NIR não absorvida é refletida no detector.

Figure 5. a) A medição de amostras sólidas normalmente é feita em copos de amostra. b) O modo de medição é conhecido como reflexão, onde a amostra é exposta à luz e a luz refletida difusa é absorvida.

O procedimento para obter os espectros conforme mostrado em Figura 2 já destaca duas grandes vantagens da espectroscopia NIR: simplicidade em relação à medição da amostra e velocidade:

Técnica rápida com resultados em menos de um minuto.
Não é necessária preparação de amostra – meça a amostra como ela está.
Baixo custo por amostra – não são necessários produtos químicos ou solventes.
Técnica amiga do ambiente – sem geração de resíduos.
Não destrutivo – amostras preciosas podem ser reutilizadas após análise.
Fácil de operar – usuários inexperientes obtêm sucesso imediato.

Para obter informações mais detalhadas sobre o NIRS como técnica secundária, leia nossas postagens anteriores no blog.

Benefícios do NIRS: Parte 1

Benefícios do NIRS: Parte 2

Benefícios do NIRS: Parte 3

Benefícios do NIRS: Parte 4

Regulamentos para cuidados pessoais e produtos cosméticos

Em geral, as regulamentações para produtos de cuidados pessoais e cosméticos não são tão rigorosas como as dos produtos farmacêuticos, mas existem algumas tendências semelhantes. O NIRS é uma técnica bastante adequada nesses mercados regulamentados. Os analisadores Metrohm NIRS são compatíveis com USP <856> e o O pacote completo Vision Air é compatível com 21 CFR Parte 11.

Leia mais sobre a conformidade do NIRS com o 21 CFR Parte 11 em nossa postagem de blog relacionada abaixo.

Espectroscopia NIR: uma ferramenta compatível com 21 CFR Parte 11 para controle de qualidade e triagem de produtos

Qual método de teste ASTM torna o NIRS uma ferramenta compatível com CQ?

ASTM E1655 (Práticas Padrão para Análise Quantitativa Multivariada por Infravermelho) é um guia para a calibração multivariada de espectrômetros infravermelhos usados para determinar características físicas ou químicas de materiais. Essas práticas são aplicáveis a análises conduzidas na região espectral do infravermelho próximo (NIR) (aproximadamente 780 a 2.500 nm) até a região espectral do infravermelho médio (MIR) (aproximadamente 4.000 a 400 cm^-1).

Aplicações e parâmetros para controle de qualidade de produtos de cuidados pessoais e cosméticos com NIRS

Os produtos de higiene pessoal e cosméticos são submetidos a métodos de teste padronizados para determinar suas propriedades químicas, físicas e tribológicas. Os testes laboratoriais são uma parte indispensável da P&D e do controle de qualidade. Os parâmetros de teste a seguir são normalmente importantes para muitos produtos finais nesta indústria e podem ser medidos com NIRS (tabela 1).

Tabela 1. Exemplos de aplicação para uso de NIRS para CQ de produtos selecionados de cuidados pessoais e cosméticos.

produtos	Parâmetros	Método convencional	Aplicativos NIRS relacionados
Lentes de contato	Umidade	Titulação KF	AN-NIR-020
Produtos para o cabelo	Morfologia das gotas, Ingredientes ativos, Surfactantes	Analisador de tamanho de partículas, LC-MS, HPLC	AN-NIR-046 AN-NIR-047 AN-NIR-048 AN-NIR-050 AN-NIR-054
Produtos para cuidados com a pele e sabonete	Umidade, fator de proteção solar, matéria gordurosa total, valor de iodo, C8–C14	Titulação KF, GC, Titulação	AN-NIR-051 AN-NIR-055 AN-NIR-062 WP-023
Produtos para cuidados dentários	Ingredientes ativos	HPLC	AN-NIR-069
Desinfetantes para as mãos	Álcoois alifáticos, Teor alcoólico	CG	AN-NIR-061 AN-NIR-087
Detergentes	TEAD, PCS, Enzimas	HPLC, Titulação	AN-NIR-049 AN-NIR-074
Goma Xantana	Ingrediente ativo, Glicose, Densidade óptica	GC, medidor de densidade, medidor Brix	AN-NIR-052

Referência

[1] Negócio de Cosméticos; Euromonitor. Principal mercado global de beleza e cuidados pessoais 2020.

Suas conclusões de conhecimento

Webinar sob demanda: Mais rápido e fácil: controle de qualidade de produtos de cuidados pessoais por espectroscopia no infravermelho próximo

Aumente a eficiência no laboratório de CQ: como o NIRS ajuda a reduzir custos em até 90%

Subestimar os processos de CQ é um dos principais fatores que levam à falha interna e externa do produto, que foi relatada como causadora de uma perda de rotatividade entre 10–30%. Como resultado, muitas normas diferentes são implementadas para apoiar os fabricantes com isso. No entanto, o tempo para obter resultados e os custos associados aos produtos químicos podem ser bastante excessivos, levando muitas empresas a implementar a espectroscopia no infravermelho próximo nos seus processos de CQ. O white paper a seguir ilustra o potencial do NIRS e apresenta potenciais de economia de custos de até 90%.

Autor

Wim Guns

International Sales Support Spectroscopy
Metrohm International Headquarters, Herisau, Switzerland