Kişisel bakım ve kozmetik endüstrisinde NIR Spektroskopisi: Kalite kontrol ve ürün taraması için ideal araç – Bölüm 1

Kişisel bakım ve kozmetik ürünleri günlük hayatımızın her yerinde mevcuttur. Çoğumuz biraz hijyen uygulamadan akranlarımızla buluşmak için hemen dışarı çıkmayız, bu yüzden bu ürünler çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Kişisel bakım ürünleri ve kozmetikler, hijyen amaçları, görünüşü değiştirmek veya genel vücut bakımı için çoğunlukla harici (örn. saç, deri ve tırnaklar üzerinde) veya ağız yolu ile (örn. dişler, diş etleri ve dil üzerinde) uygulanmaktadır. Bu maddelerin birçok örneği arasında sabunlar, losyonlar, oje, kapatıcı, saç boyası, kokular, ultraviyole (UV) emiciler ve antioksidanlar bulunmaktadır.

Kişisel bakım ürünleri tipik olarak hijyenik amaçlar için kullanılmakta ve hemen sonrasında durulanmaktadır (örneğin diş macunu veya sabun), ancak güneş kremi veya el dezenfektanı gibi bazılarının vücut üzerinde bırakıldığı uygulamalar da mevcuttur. Bu durumun tersine, kozmetikler normalde cilt üzerinde en az birkaç saat kalacak şekilde sürülmektedir (örneğin, losyon, makyaj, terlemeyi önleyici/deodorant ve diğer kokular). Bu tür ürünler, dünya çapında yaygın kullanımları nedeniyle, yıkandıktan veya durulandıktan sonra büyük miktarlarda çevreye salınmakta ve bu da diğer organizmalar için ciddi zararlara yol açabilmektedir.

Şekil 1, 2020 itibariyle ilk beş lider ülke için küresel kişisel bakım ve kozmetik pazarının değerini göstermektedir [1]. Bu sektörün öngörülebilir gelecekte büyümeye devam etmesi beklenmektedir.

Kalite kontrolün önemi

Bu tür eşyaların günlük hayatımızdaki yaygınlığı, vücudun en büyük organı olan cildimizde geçirdikleri süre ve kullanımdan sonra çevre üzerindeki etkileri göz önüne alındığında, kişisel bakım ve kozmetik ürünlerinin doğru kalite kontrolünün (KK) gerçekleştirilmesi son derece önemlidir.

Yakın Kızılötesi (NIR) Spektroskopisi, bu son ürünlerin kalite kontrollerini daha verimli ve uygun maliyetli hale getirmek için özellikle uygun olan analitik bir yöntemdir. Bu makalenin geri kalanında, NIRS hakkında kısa bir genel bakış ve ardından bu sektöre uygun bazı uygulamalar sunulmaktadır. Bu genel bakış, kişisel bakım ve kozmetik üreticilerinin laboratuvarda NIRS kullanımından nasıl fayda sağlayabileceklerine dair bazı örneklerle sona ermektedir.

NIRS teknolojisi: kısa bir genel bakış

Işık ve madde arasındaki etkileşim iyi bilinen bir süreçtir. Spektroskopik yöntemlerde kullanılan ışık tipik olarak uygulanan enerji ile değil, çoğu durumda dalga boyu veya dalga sayıları ile tanımlanmaktadır.

Şekil 2'de gösterildiği üzere,  bir NIR spektrometresi (Metrohm DS2500 Liquid Analyzer veya DS2500 Solid Analyzer gibi) spektrumlar oluşturmak için bu etkileşimi ölçmektedir. NIRS özellikle belirli fonksiyonel grupların (örn. CH, NH, OH ve SH) varlığına karşı hassastır. Bu nedenle NIR Spektroskopisi, su içeriği (nem), alkol içeriği, iyot değeri, toplam yağsı madde ve aktif bileşenler gibi kimyasal parametreleri ölçmek için ideal bir yöntemdir. Ek olarak, ışık-madde etkileşimi numunenin kendi matrisine de bağlıdır. Bu durum, yoğunluk ve viskozite gibi fiziksel ve reolojik parametrelerin de tespit edilebilmesini sağlamaktadır.

Metrohm DS2500 Liquid Analyzer

Metrohm DS2500 Solid Analyzer

Tüm bu bilgilerin tek bir spektrumda yer alması, bu yöntemi hızlı çok parametreli analiz için uygun hale getirmektedir.

Ölçüm modu numune tipine bağlıdır. Transmisyon modu genellikle sıvıları analiz etmek için uygun bir prosedürdür. Transmisyon sırasında (Şekil 3b), NIR ışığı emilirken numune boyunca hareket eder. Absorbe edilmemiş herhangi bir NIR ışığı dedektöre yansır.

Transfleksiyon modu genellikle kremleri analiz etmek için uygun bir prosedürdür. Transfleksiyon için (Şekil 4b), NIR ışığı numuneden geçer ve ardından bir reflektör tarafından yansıtılmayı takiben tekrar numune boyunca yol alırken emilir. Absorbe olmayan NIR ışığı analizin sonunda tespit edilmekedir.

Dağınık yansıma modu genellikle deterjanlar gibi katı numuneleri analiz etmek için uygun bir prosedürdür. Dağınık yansıma için (Şekil 5b), NIR ışığı numuneyi aydınlatmakta ve emilmemiş NIR ışığı dedektöre yansımaktadır.

Şekil 2'de gösterildiği gibi, spektrumları elde etme prosedürü NIR spektroskopisinin iki önemli avantajını vurgulamaktadır: numune ölçümü ile ilgili basitlik ve hız:

• Bir dakikadan kısa sürede sonuç veren hızlı teknik.
• Numune hazırlama gerekmez - numuneyi olduğu gibi ölçün.
• Numune başına düşük maliyet - kimyasal veya solvent gerektirmez.
• Çevre dostu teknik – atık oluşmaz.
• Tahribatsız – değerli numuneler analizden sonra tekrar kullanılabilir.
• Çalıştırması kolay – deneyimsiz kullanıcılar anında başarılı olur.

İkincil bir teknik olarak NIRS hakkında daha detaylı bilgi için önceki blog makalelerimizi okuyabilirsiniz:

NIRS tekniğinin faydaları: Bölüm 1

NIRS tekniğinin faydaları: Bölüm 2

NIRS tekniğinin faydaları: Bölüm 3

NIRS tekniğinin faydaları: Bölüm 4

Kişisel bakım ve kozmetik ürünlere ilişkin düzenlemeler

Genel olarak kişisel bakım ve kozmetik ürünlere yönelik düzenlemeler, ilaçlardaki kadar katı değildir ancak buna benzer bazı eğilimler vardır. NIRS, bu tür düzenlenmiş pazarlar için oldukça uygun bir tekniktir. Metrohm NIRS analizörleri USP <856> ile uyumludur ve Vision Air Complete paketi 21 CFR Bölüm 11 uyumludur.

Aşağıdaki blog yazımızdan 21 CFR Bölüm 11 ile NIRS uyumluluğu hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz.

NIR spektroskopisi: Kalite Kontrol ve ürün taraması için 21 CFR Bölüm 11 uyumlu bir araç

Hangi ASTM test yöntemi, NIRS'i KK uyumlu bir araç yapmaktadır?

ASTM E1655 (Kızılötesi Çok Değişkenli Kantitatif Analiz için Standart Uygulamalar), malzemelerin fiziksel veya kimyasal özelliklerini belirlemek için kullanılan kızılötesi spektrometrelerin çok değişkenli kalibrasyonu için bir kılavuzdur. Bu uygulamalar, yakın kızılötesi (NIR) spektral bölgeden (kabaca 780 ila 2500 nm) orta kızılötesi (MIR) spektral bölgeye (kabaca 4000 ila 400 cm-1) kadar yapılan analizler için geçerlidir.

NIRS ile kişisel bakım ve kozmetik ürünlerinde KK uygulamaları ve parametreleri

Kişisel bakım ürünleri ve kozmetik ürünleri, kimyasal, fiziksel ve tribolojik özelliklerini belirlemek için standartlaştırılmış test yöntemlerine tabi tutulmaktadır. Laboratuvar testleri, ar-ge ve kalite kontrolün vazgeçilmez bir parçasıdır. Aşağıdaki test parametreleri, bu sektördeki birçok son ürün için tipik olarak önemli olup, NIRS ile ölçülebilmektedir (Tablo 1).

Referans

[1] Cosmetics Business; Euromonitor. Global Major Beauty and Personal Care Market 2020.

Bilgi birikiminiz

İsteğe bağlı webinar: Daha Hızlı ve Daha Kolay: Yakın Kızılötesi Spektroskopisi ile Kişisel Bakım Ürünlerinin Kalite Kontrolü