Quelantes en cosmética natural: usos y recomendaciones

Los quelantes en cosmética natural son ingredientes que se han venido usando de forma habitual en las formulaciones de todo tipo de productos cosméticos, aunque también han sido utilizados en otros campos de aplicación. Por ejemplo, en las industrias farmacéutica y alimentaria, en la veterinaria, o en la medicina biológica. De hecho, la industria fue la primera en reconocer la importancia de la quelación, y más tarde se empezaron a aplicar sus funciones en diferentes campos de la biología.

Los quelantes en cosmética natural son especialmente útiles a la hora de diseñar el sistema conservante del producto, ya que aunque no tienen una actividad conservante propia, si que actúan como potenciadores de esta conservación, actuando en sinergia con el propio conservante de la fórmula.  A menudo nos encontramos que cuando queremos hacer un producto con certificación ecológica, el rango de conservantes a utilizar se ve bastante disminuido, es entonces dónde podemos utilizar ciertos agentes quelantes que nos serán de gran ayuda en nuestro propósito de crear un buen sistema de conservación.

Para empezar a hablar de quelantes, necesitamos entender bien que significa la palabra quelación, y que procesos se llevan a cabo a nivel físico-químico, así comprenderemos más fácilmente los mecanismos de acción que se derivan del uso de estos ingredientes, fundamentalmente en la aplicación cosmética.

¿Qué es la quelación?

La quelación es el proceso mediante el cual un ión metálico se combina con un donador de electrones, formando un compuesto complejo o de coordinación. De esta forma, el ión metálico deja de estar biodisponible, y pasa a formar parte de un sistema más complejo que bloquea su actividad. Mediante este proceso, se pueden eliminar, por ejemplo, metales pesados de las aguas residuales, haciendo que estos metales pesados estén menos biodisponibles, y por tanto, permitiendo la obtención de aguas mucho menos tóxicas. Si la molécula que se combina con el metal contiene dos o más grupos donadores, de tal manera que se forman uno o más anillos, entonces la estructura que resulta es un compuesto quelado o quelato, y al donador se le denomina agente quelante.  Los enlaces que se producen durante la quelación pueden ser tanto enlaces iónicos, como enlaces covalentes.

Una vez explicado el proceso de la quelación, vamos a ver que son los quelantes, cuáles son sus características y que usos tienen en la industria cosmética.

¿Qué son los quelantes?

Los quelantes, también llamados agentes secuestrantes, son sustancias que atrapan los metales que se encuentran dentro de un mismo sistema. Cada quelante puede tener su propia especificidad con respecto al metal que puede quelar, aunque también existen quelantes menos específicos, es decir, que pueden ser utilizados para quelar diferentes metales la vez. Su rendimiento también estará relacionado con el pH del medio en el que se utilice, por tanto, cada quelante tendrá un  pH óptimo de actividad. Los agentes quelantes tienen un rol importante en la estabilidad y eficacia de algunos productos cosméticos, y es por eso, por lo que se usan de forma habitual.

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Funciones de los quelantes

En lo referente a las aplicaciones cosméticas,  podemos decir que las funciones principales de los quelantes en cosmética son las siguientes:

• Agentes antioxidantes. Los metales pesados, incluso a dosis traza,  pueden reaccionar con el oxígeno del aire, y formar especies reactivas que alteren el producto cosmético a nivel organoléptico, tanto por decoloración, como por  formación de olores. Metales como el hierro o el cobre pueden ser introducidos dentro de las formulaciones a través de las propias materias primas, de aguas para formulación no purificadas, del aire ambiental, o de los propios equipos utilizados. Por su acción pro oxidante es muy importante eliminar o disminuir al máximo la concentración de estos metales.
• Potenciadores (o boosters) del sistema de conservación. La utilización conjunta de agentes quelantes con ingredientes conservantes permite la reducción de la concentración de estos últimos en la fórmula, y potencian el poder de  conservación, tanto del producto antes de salir al mercado, como durante su uso, mejorando así su seguridad. Por tanto, podemos decir que tienen un efecto sinérgico con los conservantes. Al permitir la reducción de la concentración del conservante, también se puede conseguir una disminución en la sensibilización, y una mejoría en la tolerabilidad del producto final. Además, y en el caso del uso de quelantes naturales, éstos ayudan a que el cosmético final sea más limpio, ya que disminuye la bioacumulación y la persistencia de los ingredientes que son vertidos  al medio ambiente.
• Estabilizantes de la peroxidación. En formulaciones que contengan peróxidos la adición de los agentes quelantes evita su descomposición.
• Reductores de la dureza del agua. En el agua utilizada para la higiene doméstica habitual, existen minerales como el calcio y el magnesio que reducen la habilidad de formar espuma de los sistemas tensioactivos, y que, por tanto,  podrían afectar a su eficacia. Los agentes quelantes se unen a estos minerales del agua, y de esta manera mejoran el rendimiento de este tipo de productos de higiene.

De estas funciones, las más conocidas y utilizadas en cosmética son la de boosters de los sistemas conservantes, y la de reductores de la dureza del agua.

Como hemos dicho anteriormente, los agentes quelantes no tienen suficiente capacidad conservante utilizados de manera aislada, y a las dosis recomendadas por la reglamentación cosmética, pero sí que pueden ayudar a la conservación de los productos cosméticos.

Los agentes quelantes forman parte de sistemas biológicos naturales, es decir, ciertos compuestos quelados se encuentran en la propia naturaleza como parte esencial de las funciones bioquímicas de los seres vivos. Estos complejos quelados naturales, tienen funciones que son vitales para el organismo dónde se presentan: intervienen en la catálisis de las reacciones de óxido-reducción, en el transporte de oxígeno y anhídrido carbónico y en las reacciones de hidrólisis, entre otras. Teniendo esto en cuenta, podemos entender que la aplicación de agentes quelantes artificiales sobre sistemas naturales biológicamente activos, pueda tener un gran impacto sobre el equilibrio físico-químico de estos sistemas.  Así pues, los agentes quelantes pueden inhibir, parcial o completamente, la acción metal-enzima que se necesita para ciertas reacciones metabólicas esenciales para la supervivencia y multiplicación de los microorganismos. Si la función que se inhibe es esencial para el microorganismo, se producirá la muerte o debilitación de este.

Otro mecanismo de acción que se puede llevar a cabo de forma paralela es la afectación de la permeabilidad de la membrana celular del microorganismo, destruyendo su estructura y favoreciendo la muerte de éste, tanto por pérdida de su funcionalidad, como por el hecho de que mediante este proceso se facilite de forma activa el acceso de los conservantes a la membrana citoplasmática. Los quelantes en cosmética son especialmente útiles por su acción sobre la pared de los lipopolisacáridos de las bacterias gram negativas, que por otro lado, son las bacterias más resistentes al uso de los conservantes. Según el tipo de microorganismo afectado, podemos obtener un efecto bactericida o fungicida, y en algunas ocasiones un efecto híbrido.

Tal y como hemos explicado anteriormente, otra de las funciones por las que se suele incluir un agente quelante en las formulaciones cosméticas, y en especial en los sistemas tensioactivos, es para mejorar la espuma, ya que esta se puede ver afectada por la presencia de iones minerales en el agua que se utiliza para la higiene habitual. Así pues, se aconseja poner una pequeña cantidad de algún agente quelante en la formulación inicial, incluido dentro de su fase acuosa. La concentración de uso variará según el tipo de quelante que se utilice, ya que las concentraciones en materia activa pueden ser muy variables. Las dosis de uso del quelante pueden ir del 0.05% al 0.50%, dependiendo de cada caso particular.

Hasta hace muy poco, uno de los quelantes más utilizados en las fórmulas cosméticas, tanto para potenciar el sistema conservante, como para reducir la dureza del agua, era el EDTA disódico  (Disodium EDTA). De hecho, aún se sigue utilizando al ser considerado un ingrediente totalmente seguro. Es verdad que su uso ha ido disminuyendo ya que se trata de un compuesto persistente,  y que es difícil de eliminar de las aguas de depuración. También se ha visto que debido a su poder de  bioacumulación podría ser un compuesto sensibilizante, aunque hace falta más información al respecto. En su uso como quelante dentro de la industria cosmética, el EDTA disódico está siendo desplazado por otros agentes quelantes biodegradables, menos ecotóxicos, como sería el caso del Trisodium Ethylenediamine Disuccinate, ya que además de ser compuestos biodegradables, tienen un bajo poder de sensibilización.

¿Cuáles son los quelantes más utilizados en cosmética natural?

Debido a la baja dosis de uso de los quelantes en la formulación final, algunos de los quelantes clasificados como biodegradables, y a pesar de no estar clasificados dentro de los listados de ingredientes orgánicos, se están haciendo un hueco en productos cosméticos naturales. Esta baja concentración de uso permite añadirlos incluso en algunos cosméticos certificados, ya que forman parte del porcentaje de la fórmula no incluido dentro de la parte evaluada como natural. También pueden ser utilizados como agentes quelantes el ácido láctico o el ácido cítrico, aunque su utilización está más relacionada con otras funciones, como pueden ser la de hidratante y antioxidante, respectivamente.

Un ejemplo ampliamente utilizado en cosmética natural para los fines que hemos comentado durante el post, es el del ácido fítico (Phytic acid). El ácido fítico es un ácido orgánico que contiene fósforo. Está ampliamente distribuido en el reino vegetal (forma parte de la fibra de legumbres, cereales y semillas), y posee una gran capacidad quelante del calcio, el magnesio, el zinc y el hierro. Tiene una característica importante con respecto a otros quelantes de hierro, y es que bloquea la producción de de radicales hidroxilo, y la peroxidación lipídica, con lo que podemos afirmar que también tiene una gran actividad como anti-oxidante.

A la hora de trabajar con ácido fítico hay que tener en cuenta algunos aspectos. Por un lado, la concentración a la que se encuentra en la materia prima de origen, para poder ajustar muy bien la dosis final del ingrediente. Por otro, hay que tener presente que al tratarse de un ácido orgánico su tendencia natural, a pesar de las bajas dosis de uso, es a disminuir el pH final de la formulación. Será muy importante comprobar la compatibilidad de los ingredientes de nuestra formulación y del sistema conservante con valores ácidos de pH. En algunas ocasiones habrá que añadir una solución tampón para mantener el pH estable con el paso del tiempo, y que este no se desvíe a valores demasiado ácidos. Dejamos un enlace directo a la base de datos de ingredientes cosméticos Cosing para los que queráis tener los detalles técnicos de este quelante.

Aparte de su uso como quelante, el ácido fítico, y al tratarse de un alfa-hidroxi-ácido, también se utiliza como exfoliante químico, despigmentante (por inhibición de la enzima trinocinasa),  hidratante, y como activo antiarrugas. Una de las hipótesis de su actividad como exfoliante es debida precisamente a su poder quelante, ya que parece actuar secuestrando los iones de calcio de la epidermis provocando una desestructuración celular, con la consecuente descamación.

Por último, y atendiendo a la creciente tendencia de consultar la base de datos EWG’s Skin Deep para comprobar la seguridad de los ingredientes, os dejamos también un enlace dónde podéis ver los detalles de seguridad del ácido fítico, así como su calificación dentro del sistema utilizado por EWG. En él se pueden ver el número de  publicaciones que hacen referencia a estudios científicos con respecto a su ecotoxicidad y persistencia, siendo considerado un ingrediente totalmente seguro.

Sólo nos queda recordaros que en nuestros cursos sobre cosmética natural podréis encontrar mucha información sobre diferentes ingredientes cosméticos. Hemos creado un curso de conservación natural, dónde hay información ampliada a cerca de las combinaciones posibles a la hora de diseñar un sistema conservante para formular un cosmético natural. Aquí puedes consultar el Certificado en Conservación Natural.

Escrito por María Cerdán. Tutora de Mentactiva.

Recursos

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