Quando si parla di "cristalli liquidi", l'immaginario comune spesso pensa ai prodotti per capelli, generalmente un mix di oli e siliconi a cui è stato dato arbitrariamente questo nome. Forse perché volevano dare l’idea che quel liquido oleoso potesse rendere i nostri capelli lucenti come il cristallo. Ma dunque, che cosa sono davvero i cristalli liquidi?
I cristalli liquidi sono particolari strutture liquido-cristalline che rappresentano uno stato intermedio tra solido e liquido. Se ci pensate bene in effetti lo dice già la parola stessa: cristallo liquido. In effetti sembra una sorta di ossimoro. Insomma, o sei un cristallo o sei liquido, come fai ad essere entrambe le cose contemporaneamente? Se da una parte i cristalli sono famosi per essere delle strutture super ordinate, i liquidi invece sono delle strutture super incasinate. E quindi i cristalli liquidi cosa saranno? Uno stato della materia in cui le molecole si dispongono in modo semi-ordinato.
Il "Quarto Stato della Materia"
La materia esiste in tre forme: gassosa, liquida e solida. Per questo motivo, i cristalli liquidi sono indicati come fasi intermedie, mesofasi o stato mesomorfo; inoltre, sono noti anche come "quarto stato della materia". I cristalli liquidi hanno la capacità di autoassemblarsi spontaneamente per generare una varietà di strutture stabili, in una, due o tre dimensioni.
Tipologie di Cristalli Liquidi
Sono due i principali tipi di cristalli liquidi che possiamo incontrare. Da una parte ci sono quelli termotropici, ovvero che sono sensibili al calore. In questo caso si hanno dei cristalli solidi che diventano liquidi ad una determinata temperatura. Invece i cristalli liquidi che troviamo in cosmetica se ne sbattono della temperatura, appartenendo più alla categoria dei cristalli liquidi liotropici. I cristalli liquidi liotropici possono avere forme diverse, che differiscono l'una dall'altra per la disposizione orientativa delle molecole e che dipendono dalla concentrazione di molecole anfifiliche.
Cosa Significa "Lamellare"?
Una struttura lamellare può essere definita come una suddivisione in lamelle, ovvero in strati. La fase lamellare esiste ampiamente negli organismi. Si presenta come una struttura unidimensionale costituita da doppi strati lipidici e strati d'acqua, dove i gruppi di teste polari delle molecole anfifiliche si associano e sono a contatto diretto con l'acqua, mentre le code idrofobiche sono lontane dall'acqua.
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Emulsioni e la Formazione di Cristalli Liquidi Lamellari
CI sono delle particolari emulsioni che creano cristalli liquidi e vengono dette anche lamellari. Alcune emulsioni (crema, latte… per intenderci) molto complesse infatti, riescono a creare dei cristalli liquidi. Prima di tutto solo alcuni emulsionanti dalla forma particolare riescono a formare i cristalli liquidi. La loro forma deve essere “cilindrica” e non “conica”, in modo che questo gli permetta di impaccarsi per benino tanto da formare delle strutture compatte.
Per farvi capire meglio le emulsioni/creme classiche hanno “semplicemente” delle goccioline di olio o acqua disperse. Le emulsioni a cristalli liquidi lamellari, invece, sono molto più sofisticate. Oltre a creare una semplice emulsione, ovvero una dispersione di fase oleosa in una fase acquosa, questi emulsionanti formano fasi lamellari nella fase acquosa, creando veri e propri serbatoi biomimetici di acqua. Innanzitutto i cristalli liquidi formano multistrati attorno alle goccioline di emulsione, diminuendo la forza di van der Waals e aumentando la viscosità, il che aumenta la stabilità dell'emulsione.
Gli emulsionanti emulsioni O/A e A/O -teoria-
Biomimetismo: L'Organizzazione della Pelle come Modello
Le formule biomimetiche riproducono l’organizzazione a strati della pelle. La pelle è dotata di una struttura molto intelligente, che contiene, tra i vari elementi, acqua e lipidi. Nelle membrane cellulari, i fosfolipidi si posizionano testa coda, in modo da essere vicini alla sostanza da cui sono attratti, e formano un bistrato lipidico. L’acqua, per essere assorbita dalla pelle in modo ottimale, ha bisogno di essere protetta mediante sistemi più grassi. Ecco perché la pelle è formata da una sovrapposizione di strati di acqua e grasso.
Una curiosità che può stupire, o persino risultare contraddittoria: la pelle, per conservare la sua concentrazione di acqua, ha bisogno di grassi, e quindi di lipidi epidermici. Ad esempio, le membrane biologiche e le membrane cellulari sono una forma di cristalli liquidi.
L'Importanza dei Lipidi e l'Integrità della Barriera Cutanea
Per comprendere appieno l’importanza dei lipidi contenuti nelle strutture lamellari, prendiamo l’esempio di una persona che si lava ogni giorno utilizzando un sapone o un bagnoschiuma pieno di laurilsolfato di sodio, un agente detergente aggressivo. È come se, giorno dopo giorno, la sua pelle venisse scorticata, eliminando i lipidi epidermici. In questo caso, la coesione cellulare viene a mancare e la pelle non immagazzina più correttamente l’acqua, disidratandosi.
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Per ristabilire l’equilibrio, la pelle secca è portata a produrre lipidi rapidamente. Tuttavia, i nuovi lipidi sono diversi da quelli “aggrediti”. Si tratta di lipidi a catena corta, irritanti per la cute.
I Benefici nella Cosmetica: L'Esempio di Eau Thermale Jonzac
I trattamenti Eau Thermale Jonzac®, certificati bio e ad alta tollerabilità, sono perfettamente compatibili con la cute. Analogamente all’organizzazione delle membrane cellulari, le emulsioni Eau Thermale Jonzac utilizzano emulsionanti quali lecitine o glucosidi. La formulazione Eau Thermale Jonzac è biomimetica: i trattamenti, infatti, presentano una struttura lamellare, proprio come la pelle. I trattamenti Eau Thermale Jonzac mimano l’organizzazione naturale della pelle, il che li rende dermocompatibili e garantisce un’osmosi perfetta. Agiscono come una seconda pelle, offrendo un’ottima tollerabilità. Il risultato? Formula ideata e testata per minimizzare i rischi di reazioni allergiche. - 1 A livello dell’epidermide.
L’Acqua Termale di Jonzac possiede molteplici proprietà per la pelle. A tale scopo, Eau Thermale Jonzac® ha sviluppato un principio attivo brevettato F.P.D. L’acqua termale non viene in alcun caso modificata, onde evitare alterazioni, ed è preservata in una struttura lamellare unica. Ad esempio, l’acido ialuronico naturale presente nelle formule Eau Thermale Jonzac è un attivo natural-identico, poiché si tratta di una sostanza naturalmente presente nella matrice del derma e negli strati dell’epidermide.
Influenza degli Emollienti sulla Formazione di Cristalli Liquidi
La scelta degli emollienti può influenzare la formazione di strutture a cristalli liquidi lamellari nelle formulazioni cosmetiche. Sono stati formulati due sistemi, che differivano solo nell’emolliente selezionato, contenenti cristalli liquidi lamellari. I risultati hanno dimostrato differenze significative:
| Emolliente | Effetto sulla Formazione di Cristalli Liquidi Lamellari |
|---|---|
| Isohexadecano | Induce le strutture a gel |
| Trigliceridi caprilici capillari | Favoriscono la formazione dei cristalli liquidi lamellari vicino ad α-gel |
Una volta interrotto il gocciolamento del monolayer, l’emolliente entra in contatto diretto con la pelle; in questo caso, la percezione è governata dall’affinità diretta dell’emolliente con la pelle, essendo gli emollienti non polari più facili da diffondere rispetto a quelli polari.
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Ampie Applicazioni dei Cristalli Liquidi
Grazie a tali proprietà, i cristalli liquidi hanno numerose applicazioni industriali, come display a cristalli liquidi, celle solari, vernici e sensori. Hanno anche molti impieghi in medicina, cosmesi e biologia. In particolare, offrono un ampio spazio di applicazione come sistemi di rilascio di farmaci. Un esempio di farmaco che è stato incorporato nei cristalli liquidi è il celecoxib. Come spiegato, i cristalli liquidi sono materiali anisotropi che dimostrano la capacità di solubilizzare composti solubili sia in olio che in acqua.