Emulsions de Pickering à application dermo-cosmétique : Etude des interactions particules/ingrédients et projection sur leur impact environnemental

Pickering emulsions for topical applications : study of particle/ingredient interactions and projection of the environmental impact

• Auteur / Autrice : Aurélie Asdrubal
• Direction : Céline Picard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 27/10/2023
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale normande de chimie (Caen)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité de Recherche en Chimie Organique et Macromoléculaire (Le Havre, Seine-Maritime ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement co-accrédité : Université du Havre (1984-....)
• Jury : Président / Présidente : Isabelle Capron
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Huang, Véronique Schmitt, Benoit Duchemin, Sophie Franceschi, Nicolas Hucher, Jean-Noël Ollagnier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nicolas Huang, Véronique Schmitt
• DOI : 10.70675/e6a80708zf657z4131zaa95zd5b7423230a9

Mots clés

Mots clés contrôlés

Émulsions de Pickering

Cosmétologie

Surfaces

Rhéologie

Bentonite

Chitosane

Mots clés libres

Formulation dermocosmétique

Propriétés interfaciales

Impact des ingrédients

Pickering emulsions

Environmental fate

Topical cosmetic formulation

Interfacial properties

Impact of ingredients

Résumé

Les tensioactifs sont les émulsifiants les plus utilisés dans le domaine de la dermocosmétique, néanmoins il a été montré récemment qu’ils peuvent être nocifs pour l’environnement et la santé humaine. L’alternative étudiée dans ce travail est celle des émulsions de Pickering stabilisées par des particules solides, qui selon un choix raisonné peuvent être plus respectueuses de la peau et de l’environnement. Ces systèmes prometteurs sont aujourd’hui très décrits dans la recherche fondamentale mais n’ont pas encore totalement franchi le cap de l’industrialisation. Ce projet a pour objectif la formulation d’émulsions stables dans le temps, homogènes et entièrement émulsionnées, conformément à l’aspect attendu en dermocosmétique. Le système désiré a pu être obtenu pour trois particules, d’une part de la famille des oxydes métalliques (TiO2 modifié servant de “modèle”, et d’autre part de la famille des particules organiques polymériques (particule de de chitosane). Ces travaux de thèse se focalisent sur l’explication des mécanismes de stabilisation, et sur la vérification du réel caractère d’émulsion de Pickering. De plus, afin de se rapprocher des systèmes commerciaux, des variations de facteurs internes tels que la phase grasse ou encore le pH sont considérés ; enfin des ingrédients classiques en cosmétique (xanthane et glycérine) sont ajoutés aux systèmes. L’influence de la complexification est perçue par l’étude de la structure et de l’organisation du réseau des émulsions. La méthodologie d’analyse appliquée permet de caractériser les interactions résultantes du contact des particules et des composants de l’émulsion. Celles-ci peuvent modifier la structure ou encore l’état de surface des particules, modifiant ainsi leur toxicité. Pour avoir les informations sur le séjour des particules en émulsion, un procédé d’extraction est développé. Une fois les particules extraites, des analyses de structure et physico-chimiques sont effectuées pour déceler d’éventuelles modifications et l’impact sur des organismes marins des particules extraites et des formulations est évalué.

Surfactants are the most used emulsifiers in topical cosmetics, but they are pollutant, and they cause damage to the skin barriers. The alternative studied in this work is Pickering emulsion stabilized by solid particles. With a reasonable choice, the particles are more respectful of the skin and the environment. These promising systems have already been widely described in fundamental research but have not yet fully reached the industrialization step. The aim of this project is the formulation of homogeneous, fully emulsified systems that are stable over time, according to cosmetic field expectations. TiO2 particles as a model, bentonite, and chitosan particles. This thesis focuses on the explanation of the stabilization mechanisms, and the verification of the true character of Pickering emulsions. In addition, to get closer to commercial systems, variations in internal factors such as fat phase and pH are considered; finally, classic cosmetic ingredients (xanthan and glycerine) are added to the systems. The influence of complexification is perceived by studying the structure and organization of the emulsion network. The analysis methodology applied enables us to characterize the interactions resulting from contact between particles and emulsion components. These may modify the structure or surface state of the particles, thereby altering their toxicity. To obtain information on the residence time of particles in emulsion, an extraction process was developed. Once the particles have been extracted, structural and physicochemical analyses are done to detect any modifications, and the impact of the extracted particles and formulations on marine organisms is also studied.