Гидроксиэтилмочевина, мочевина или глицерин: какой увлажнитель выбрать технологу

В настоящей статье сопоставлены три соединения, между которыми чаще всего выбирает разработчик рецептур: глицерин, мочевина и гидроксиэтилмочевина (INCI: Hydroxyethyl Urea, CAS 2078-71-9). Сравнение проводится по физико-химическим свойствам, данным исследований и практике производства.

Механизм увлажнения кожи

Роговой слой удерживает воду не сам по себе, а за счёт натурального увлажняющего фактора (NMF) — смеси низкомолекулярных гигроскопичных веществ внутри корнеоцитов. На NMF приходится порядка 20–30 % сухой массы клеток рогового слоя. В его состав входят свободные аминокислоты (около половины), пирролидонкарбоновая кислота, лактат, соли, сахара — и мочевина.

Присутствие мочевины в составе NMF закономерно. Она выполняет функцию осморегулятора: связывает воду и повышает пластичность кератина. На этом основано её применение в кремах для рук на протяжении нескольких десятилетий: при дефиците NMF в кожу вводится его естественный компонент.

Ограничение мочевины имеет технологический, а не биологический характер: эффективно работая внутри корнеоцита, в водной рецептуре она недостаточно стабильна.

Мочевина: эффективность и ограничения по стабильности

Функциональные свойства. Увлажнение, кератопластический эффект в низких концентрациях, кератолитический — в высоких (как правило, выше 10 %). Соединение доступно, изучено и привычно потребителю.

Технологические ограничения. В водной среде мочевина гидролизуется с образованием аммиака и угольной кислоты. Скорость гидролиза возрастает с температурой и особенно с повышением pH: выше pH 7 деградация заметно ускоряется. Практические последствия для рецептуры:

• дрейф pH в щелочную область при хранении вследствие накопления щёлочи;
• появление аммиачного запаха к концу срока годности; маскирующее действие отдушки ограничено во времени;
• снижение фактической активности — исходная концентрация мочевины к концу срока годности может оказаться ниже заявленной;
• сужение диапазона разработки: необходимость удерживать pH в пределах 5–6 и буферизировать систему ограничивает выбор ПАВ, полимеров и активных компонентов.

Для продуктов с простым составом эти ограничения приемлемы. Для шампуней, гелей для душа и средств с pH-чувствительными активами они являются существенным источником рекламаций.

Глицерин: отраслевой стандарт и его ограничения

Глицерин служит референсным увлажнителем при сравнительных исследованиях: он доступен, безопасен, эффективен и совместим с большинством систем.

Его ограничения хорошо известны в практике разработки:

• Липкость. Начиная приблизительно с 5 % глицерин формирует на коже ощутимую плёнку. Компенсация этого эффекта силиконами, эмолентами или порошками усложняет рецептуру.
• Поведение при низкой относительной влажности. Глицерин обладает выраженной гигроскопичностью; в сухом воздухе он способен притягивать влагу из более глубоких слоёв кожи, а не только из внешней среды.
• Сенсорное ограничение. Повышение увлажняющего эффекта простым увеличением дозировки глицерина ограничено органолептикой.

Гидроксиэтилмочевина: производное со сниженными ограничениями

Гидроксиэтилмочевина (ГЭМ) — производное мочевины, в котором один атом водорода замещён гидроксиэтильной группой. Формально это незначительное изменение структуры, однако функциональные свойства соединения существенно отличаются.

Физико-химические свойства (по данным CIR):

Сочетание низкой молекулярной массы и высокой гидрофильности определяет функциональный профиль увлажнителя. Отрицательный коэффициент распределения (−2,06) свидетельствует о том, что вещество удерживается в водной фазе и в роговом слое и не склонно к трансдермальному переносу.

Практические следствия. Гидроксиэтильный заместитель препятствует протеканию гидролиза по маршруту, характерному для мочевины, с образованием аммиака. Рабочий диапазон pH расширяется приблизительно до 4–9 без обязательной жёсткой буферизации; постороннего запаха при хранении не образуется, дрейф pH не наблюдается.

Эффективность. Сравнительное исследование Landa с соавт. (Cosmetics & Toiletries, 2004) сопоставило глицерин и гидроксиэтилмочевину по поглощению и удержанию воды, увлажняющей эффективности, сенсорным характеристикам и длительности действия. Согласно полученным результатам, при концентрации 5 % гидроксиэтилмочевина обеспечивает увлажнение, сопоставимое с глицерином, при более благоприятном сенсорном профиле: отсутствии липкости и жирной плёнки, ощущении скольжения и увлажнённости.

Данный результат имеет существенное практическое значение: увлажняющий агент перестаёт быть источником компромисса между эффективностью и органолептикой.

Сводное сравнение

Безопасность и регуляторный статус

По гидроксиэтилмочевине имеется полноценная оценка Экспертной панели Cosmetic Ingredient Review (CIR). Заключение: ингредиент безопасен в косметике при текущих практиках применения и концентрациях, при условии, что рецептура составлена не раздражающей.

Опорные данные из отчёта CIR:

• дермальная и оральная LD₅₀ (крысы) — более 2000 мг/кг в пересчёте на активное вещество;
• тест Эймса — отрицательный, микроядерный тест in vivo — отрицательный;
• сенсибилизирующего действия в исследовании на морских свинках не выявлено;
• NOAEL в исследовании репродуктивной/эмбриональной токсичности — 1000 мг/кг массы тела в сутки; репродуктивных и эмбриотоксических эффектов не обнаружено;
• в ЕС ингредиент не входит в списки запрещённых или ограниченных к применению в косметике.

По данным отраслевого опроса, максимальная зафиксированная концентрация в несмываемых средствах составляет 20,6 % и приходится на увлажняющие продукты. Оговорка CIR о «не раздражающей рецептуре» относится к готовому продукту в целом: слабое раздражение зафиксировано для концентрированного раствора с содержанием активного вещества около 58 %, то есть для сырья, а не для конечной рецептуры.

Критерии выбора

Глицерин предпочтителен для продуктов массового сегмента, где сенсорные характеристики не являются критичными, а определяющим фактором выступает себестоимость.

Мочевина целесообразна там, где требуется кератолитический эффект (кремы для стоп, средства при гиперкератозе) и допустимо удержание pH в узком диапазоне с валидацией стабильности.

Гидроксиэтилмочевина предпочтительна в следующих случаях:

• продукт с лёгкой текстурой — сыворотка, флюид, тоник, спрей, гель, — где липкость недопустима;
• система имеет pH за пределами диапазона 5–6 (шампуни, гели для душа, кислотные тоники);
• требуется стабильность pH в течение срока годности;
• необходимо обеспечить увлажнение на уровне глицерина без характерного сенсорного шлейфа;
• продукт позиционируется для сухой и чувствительной кожи.

Распространённым решением является не замена, а комбинирование: 2–3 % глицерина для базового увлажнения в сочетании с 3–5 % гидроксиэтилмочевины для повышения эффективности и улучшения сенсорики. При этом липкость снижается, а увлажняющий эффект суммируется.

Производство в России

Исторически гидроксиэтилмочевина поставлялась на российский рынок за счёт импорта — под торговым именем Hydrovance (разработка National Starch Personal Care; в этой же компании было выполнено упомянутое выше сравнительное исследование 2004 года). Отрасль сохраняет высокую зависимость от зарубежного сырья: по имеющимся оценкам, потребность парфюмерно-косметической промышленности России в импортном сырье покрывается приблизительно на 90 %.

MIG Chemicals производит гидроксиэтилмочевину в Челябинске под марками HYDROSAVE и HYDROSAVE+ по ТУ 20.14.42-001-57670335-2023, сертификат соответствия РОСС RU.Я2331.04ПВК0.Н01334. Фасовка — от 1 до 200 кг, поставка по России от 4 дней. На каждую партию предоставляются TDS, MSDS, протоколы микробиологических исследований и сертификат соответствия.

Чем HYDROSAVE+ отличается от HYDROSAVE

HYDROSAVE+ — композиция гидроксиэтилмочевины с лактатом аммония (до 10 %), выполняющим функцию встроенной буферной системы.

Химическая логика решения следует из технологии получения самой гидроксиэтилмочевины. Согласно отчёту CIR, при синтезе избыточный аммиак нейтрализуют молочной кислотой — то есть лактат аммония закономерно присутствует в товарной форме как продукт нейтрализации. В HYDROSAVE+ этот компонент введён целенаправленно и в нормируемом количестве.

Практический эффект — буферизация pH. Пара «молочная кислота / лактат» служит кислотным резервом: следовые количества аммиака связываются в нелетучий ион аммония, и подщелачивание системы не развивается. При pH 5,5 аммиак практически полностью находится в форме аммония, поэтому ни характерного запаха, ни дрейфа pH не возникает.

Для разработчика это означает, что буферный агент не требуется вводить в рецептуру отдельно: он уже присутствует в сырье.

Дополнительные свойства лактата аммония. Лактат аммония — самостоятельный увлажнитель (компонент NMF) и мягкий эксфолиант из группы AHA. Экспертная панель CIR признаёт его безопасным в косметике при содержании до 10 % в готовой рецептуре.

Здесь важно учитывать масштаб эффекта. Выраженное кератолитическое действие лактата аммония документировано для концентраций порядка 12 % в готовом средстве (уровень аптечных средств при ксерозе). При дозировке HYDROSAVE+ 10 % в рецептуру попадает до 1 % лактата аммония, при максимальной дозировке 20 % — до 2 %. Это означает:

• отшелушивающее и антимикробное действие носит вспомогательный характер и усиливается пропорционально дозировке; рассчитывать на него как на самостоятельную функцию продукта не следует;
• по той же причине лактат не заменяет консервирующую систему — её расчёт и challenge-тест обязательны;
• содержание лактата аммония даже при максимальной дозировке остаётся в пределах как норматива CIR (до 10 %), так и более строгой рекомендации SCCS по молочной кислоте (до 2,5 % при pH ≥ 5,0), а паспортный pH 5,5 этому условию удовлетворяет.

Когда выбирать HYDROSAVE+: водные системы с риском дрейфа pH при хранении, рецептуры без собственной буферной системы, средства для сухой и огрубевшей кожи, где мягкое действие лактата желательно.

Когда достаточно HYDROSAVE: рецептуры с уже подобранным буфером и заданным pH; составы, где введение дополнительного электролита нежелательно (в частности, гели на карбомерах); продукты, для которых AHA-компонент не предусмотрен позиционированием или маркировкой.

При использовании HYDROSAVE+ лактат аммония подлежит декларированию в INCI-составе готового продукта наряду с гидроксиэтилмочевиной.

Техническая документация и образцы

Техническая документация (TDS, MSDS) доступна для скачивания в карточках HYDROSAVE и HYDROSAVE+, сертификаты — в разделе «Сертификаты». Для проведения пробных выработок доступна минимальная фасовка 1 кг; запрос — sales@mig-chem.ru, +7 912 777-29-97.

Практические аспекты введения ингредиента в рецептуру — дозировки по категориям продукции, порядок ввода, работа с pH, совместимость и типичные ошибки пересчёта на активное вещество — рассмотрены в статье «Как ввести гидроксиэтилмочевину в рецептуру».

Автор: Андрей Малышев, главный технолог MIG Chemicals.

Источники

1. Safety Assessment of Hydroxyethyl Urea as Used in Cosmetics. Cosmetic Ingredient Review, 2018. — cir-safety.org
2. Akinsulie A. et al. Safety Assessment of Hydroxyethyl Urea as Used in Cosmetics // International Journal of Toxicology. — 2024.
3. Landa P., Lam F., Morosov I., Rothman R., Howard D., Gestmann A. Glycerin and Hydroxyethyl Urea: Comparing Two Skin Moisturizers // Cosmetics & Toiletries. — 2004. — Vol. 119, № 10. — P. 79–88.
4. Rawlings A.V., Harding C.R. Moisturization and skin barrier function // Dermatologic Therapy. — 2004.