Tämä kosmetiikan infopaketti soveltuu kosmetiikan kemiasta kiinnostuneille opettajille ja oppilaille. Infopaketti sisältää myös aiheeseen orientoivia tehtäviä vastauksineen. 1. Yleistietoa ja ennakkotehtäviä Tervetuloa kosmetiikan kemian pariin! Kosmetiikkaa käyttävät ihan kaikki, joka päivä. Kosmetiikalla tarkoitetaan tuotetta, jota käytetään iholle, hiuksille tai suun limakalvoille. Kosmetiikkaa ovat kaikki iholle ja limakalvoille laitettavat tuotteet, jotka eivät ole lääkkeitä. Kosmetiikan tehtävänä on hoitaa tai parantaa ulkonäköä sekä tietenkin puhdistaa ja poistaa epämiellyttäviä hajuja. Tutuimpia kosmeettisia aineita lienevät deodorantit, hammastahnat, suuvedet, sampoot, hoitoaineet, ihovoiteet ja saippuat sekä tietenkin meikit ja hiusvärit. Tiesitkö, että kosmetiikka koostuu monenlaisista kemiallisista aineista, aivan kuten elintarvikkeet, remonttimaalit tai kodin siivousaineetkin? Kosmetiikassa käytetään noin 10 000 erilaista ainetta. Käyttämäsi voideseos voi sisältää jopa 50 erilaista ainetta, mutta voide voidaan tehdä yhtä hyvin pienemmälläkin määrällä, esimerkiksi viidellä raaka-aineella. Jokaiselle, kosmetiikassa olevalle aineelle on tuotteessa oma tehtävä eli funktio. Aineet voivat toimia esimerkiksi liuottimina, ph:n säätelijöinä, väriaineina, säilöntäaineina, hajusteaineina tai ihoa hoitavina aineina. Kun aineita sekoitetaan toisiinsa, tapahtuu kemiallisia reaktioita, jolloin sidoksia syntyy ja hajoaa. Joskus tuotteiden valmistuksessa tarvitaan apua, kuten kuumennusta tai tavallista voimakkaampaa sekoitusta, vähän niin kuin ruoanlaitossakin. Olet varmaankin huomannut, että käyttämässäsi tuotteessa on luettelo tuotteessa käytetyistä aineista. Kosmetiikan ainesosaluetteloa sanotaan INCI- luetteloksi, joka tulee sanoista International Nomenclature of Cosmetic Ingredients. INCI luettelo on jokaisessa kosmetiikkatuotteessa pakollinen. Näin kuluttaja tietää, mitä raaka-aineita tuotteessa on käytetty ja osaa välttää esimerkiksi sellaisia aineita, joille on allerginen. Raaka-aineiden nimet ovat lähes samat kaikkialla maailmassa. Ostaessasi aurinkovoidetta Australiassa, ovat siinä käytetyt raaka-aineet lueteltuina samoilla nimillä kuin Suomessakin. Kosmetiikkatuotteessa käytettävä INCI- nimi on usein eri kuin aineen kemiallinen nimi. Esimerkiksi yleisesti käytetty Linalool (suomeksi linaloli) niminen hajusteaine on varsinaiselta kemialliselta nimeltään 3,7-dimetyyli-1,6-oktadien-3- oli. Miksiköhän tuotteiden INCI- nimet ovat usein erilaisia kuin kemialliset nimet? Kemialliset nimet ovat usein pitkiä ja monimutkaisia lausua myös kosmetiikkaa tekeville ammattilaisille. Siksi INCI nimi on usein lyhyempi. Kosmetiikka tutuksi ennakkotehtäviä Näiden tehtävien tavoitteena on havainnollistaa kosmetiikan olevan arkeen liittyvä, tuttu asia sekä tuoda oppilaille yhteys kemiaan. Lisäksi tehtävät johdattelevat tunnin aiheeseen. 1. a) Laske, kuinka montaa kosmetiikkatuotetta olet käyttänyt tämän päivän aikana aamusta lähtien? b) Yhdessä tuotteessa on noin 30 raaka-ainetta. Arvioi käyttämiesi aineiden määrä yhden päivän aikana. Oppilaalta vaadittava ennakkotieto on, että hän ymmärtää, mitkä kaikki tuotteet ovat kosmetiikkaa. Ihminen käyttää keskimäärin 10 tuotetta päivässä. Jokaisessa tuotteessa on keskimäärin 30 raaka-ainetta. Oppilaiden kanssa voi keskustella, paljonko tuotteita ja raaka-aineita käyttää elämänsä aikana. 2. a) Tarkastele hetki antiperspirantin ainesosa- eli INCI luetteloa. b) Onko mikään aineista ennestään tuttu? c) Arvioi, mikä kunkin aineen funktio voisi olla tuotteessa? Fressi ja raikas roll-on antiperspirantti 60 ml Ainesosaluettelo/INCI Aqua (Liuotin, johon muut aineet on liuotettu. Kosmetiikassa käytetään puhdistettua vettä. Miksi hanavesi ei käy?) Aluminum chlorohydrate (Hien eritystä estävä aine, joka muodostaa tilapäisen tulpan hikirauhasen suulle). Hydroxypropylcellulose (Saa aikaan tuotteen paksuuntumisen. Näin tuote ei valu pullosta ja kainaloista). Sorbitol (Ihoa kosteuttava aine. Mistä muualta sorbitoli on tuttu?) PEG-40 hydrogenated castor oil (Tämä risiiniöljypohjainen aine auttaa aineita sekoittumaan keskenään). Parfum (Usean hajusteen yhdistelmä, jonka tarkoitus on peittää hienhajua.)
2. Kosmetiikan määritelmä ja pakkausmerkinnät Kosmeettinen valmiste on aine tai aineiden seos, jota käytetään ihon ulkoisiin osiin, kuten kasvojen ja vartalon iholle, suun limakalvoille, hiuksiin ja kynsiin. Kosmeettisen valmisteen tarkoitus on puhdistaa, suojata ja pitää hyvässä kunnossa ihon ulkoisia osia sekä muuttaa tai poistaa hajuja. Kosmetiikka ei voi parantaa sairauksia tai imeytyä verenkiertoon samalla tavalla kuin lääke. EU:n tiedekomissio on määritellyt haitallisimmille aineille (hajusteet, säilöntäaineet, hiusvärit ja UV suoja-aineet) pitoisuusrajoitukset. Lisäksi kosmetiikkalainsäädännössä ilmoitetaan, ettei kosmetiikka saa aiheuttaa haittaa iholle normaalissa käytössä. Tiedetään kuitenkin, että kosmetiikka voi ärsyttää ja allergisoida eli jonkinlaista imeytymistä tapahtuu. Se, paljonko kosmetiikan raaka-aineita oikeasti imeytyy ja miten paljon siitä on ihmiselle tai ympäristölle haittaa, ei ole tarkkaa tietoa. Euroopan parlamentin ja neuvoston asetuksen mukaan kosmetiikaksi voidaan määritellä seuraavanlaisia tuotteita: Kosmetiikaksi määritellyt tuotteet Tuoteryhmä Tuotteet Aurinkotuotteet Auringonsuojavalmisteet, itseruskettavat valmisteet Hajustetuotteet Hajuvesi, eau de toilette ja eau de cologne Hiusten käsittely-, Hiusväri, permanenttiaine, suoristusaine, kiinnitysaine, muotoiluvalmiste, puhdistusvalmiste hoito- ja (vesi, jauhe, sampoo), hoitoainevalmiste (vesi, voide, öljy), kampausvalmiste (neste, puhdistustuotteet hiuskiinne, kiiltoaine), Hygieniatuotteet Saippua, deodoranttisaippua, kylpy- ja suihkuvalmiste (suola, vaahto, öljy, geeli), ihokarvojen poistovalmiste, deodorantti, antiperspirantti, parranajovalmiste (voide, vaahto, vesi) ja ulkoiseen intiimihygieniaan tarkoitetut valmisteet Ihonhoitotuotteet Ihovoide, -emulsio, -vesi, -geeli, -öljy, kasvonaamio, kylpy- ja hoitotalkki, ihonvalkaisuvalmiste ja ryppyjenehkäisyvalmiste Kynsituotteet Kynsienhoitovalmiste ja kynsilakka sekä kynsilakan poistoaine Meikkituotteet Värillinen pohjustusvalmiste (neste, tahna, puuteri), meikkipuuteri, meikkaus- ja meikinpoistovalmiste Suunhoitotuotteet Huulille tarkoitettu valmiste, hampaiden ja suun hoitovalmiste Kosmetiikkaa eivät ole tatuoinnit, rakennekynnet tai erilaiset iholle käytettävät liimat (irtoripset, rakennekynnet). Mikäli on epäselvää, onko tuote kosmetiikkaa, viranomainen voi ratkaista asian tapauskohtaisesti (niin sanotut rajanvetotuotteet). Kosmetiikaksi määritellyllä tuotteella tulee olla seuraavat, asianmukaiset merkinnät joko pakkauksessaan tai sen välittömässä läheisyydessä helposti luettavassa muodossa: - Nimellissisältö ajankohtana, jolloin tuote on pakattu (paino tai tilavuus) - Tuotteen tarkoitus, ellei tarkoitus ole itsestäänselvä - Käyttöohjeet tarvittaessa - Varoitukset. Esimerkiksi hiusväreissä merkintä ei alle 16 vuotiaille - Tuotteesta vastuussa olevan henkilön nimi ja osoite - Tuotteen ainesosaluettelo, jonka alussa on oltava teksti Ingredients tai INCI (International Nomenclature of Cosmetic Ingredients). Ainesosaluettelossa aineet on merkitty tuotteeseen paljousjärjestyksessä siten, että viimeisenä ovat alle 1 % sisältävät aineet satunnaisessa järjestyksessä. Näitä ovat esimerkiksi hajusteet, säilöntäaineet ja väriaineet. - Säilyvyysmerkinnät. Yli 30 kuukautta valmistuksen jälkeen säilyvissä tuotteissa käytetään PAO merkintää (Period Afer Opening), joka tarkoittaa avatun tuotteen säilyvyysaikaa. Esimerkiksi: jos sampoo säilyy valmistuksen jälkeen yli 30 kuukautta, siihen laitetaan PAO merkintä (avatun pakkauksen kuva) sekä merkintä, montako kuukautta tuote säilyy avaamisen jälkeen. Esimerkiksi 12 M tarkoittaa, että sampoo säilyy avaamisen jälkeen yhden vuoden. Tiimalasia käytetään alle 30 kuukautta säilyvissä tuotteissa. Tällöin tuotteessa on parasta käytettynä ennen päivämäärä tiimalasisymbolin lisäksi.
3. Kosmetiikkatuotteen rakenne Kosmetiikaksi määriteltyjen tuotteiden rakenne vaihtelee halutun käyttötarkoituksen mukaan. Rakenne voi olla täysin nestemäinen (kasvovedet), tahnamainen (hammastahnat), voidemainen (hiustenhoitoaineet), vahamainen (huulirasvat) tai puuterimainen (meikkituotteet). Sopivan rakenteen aikaansaamiseksi tarvitaan erilaisia apuaineita, kuten esimerkiksi viskositeettiä lisääviä aineita ja geelinmuodostajia. Kosmetiikkatuotteet ovat kahden tai useamman nestemäisen, puolikiinteän tai kiinteän aineen seoksia. Nesteen ja puolikiinteän aineen välinen raja voi olla vaikea määrittää. Seos voi muodostua kolmella eri tavalla: - Positivinen seos syntyy spontaanisti ilman ulkoista energiaa, eikä palaudu itsestään. Esimerkkinä toisiinsa sekoittuvat nesteet ja kaasuseokset. - Negatiivinen seos tarvitsee energiaa sekä syntyyn että ylläpitoon. Esimerkkinä tuote, jossa on kaksi toisiinsa sekoittumatonta faasia. - Neutraali seos tarvitsee energiaa syntyäkseen. Seoksen osat eivät erotu toisistaan lepotilassa, vaan jäävät paikalleen. Esimerkkinä emulsiovoiteet. Sekoitettavien aineiden luonne tai aineiden sekoitustapa ei vaikuta siihen, mihin ryhmään aine kuuluu. Viskositeetti, aineiden keskinäiden suhde, hiukkaskoko ja homogeenisuus vaikuttavat seosten muodostumiseen. Kosmetiikkatuotteen rakenteeseen vaikuttavat tekijät liittyvät reologiaan. Reologia tarkoittaa aineen muodonmuutosta ja virtausta, kun aineeseen vaikuttaa ulkoisia voimia. Esimerkiksi nesteessä olevat osaset liikkuvat toisiinsa nähden ulkoisten voimien vaikutuksesta aiheuttaen virtauksen. Koska liikkuvat ainesosat vuorovaikuttavat toistensa kanssa, virtaus leviää nesteessä laajalle alueelle. Reologiaa voidaan soveltaa myös muiden aineiden, kuten emulsioiden tai jauheiden liikkuvuuteen. Aineen taipumusta vastustaa virtausta sanotaan viskositeetiksi. Mitä suurempi voima tarvitaan aikaansaamaan virtaus, sitä suurempi on viskositeetti. Newtonin nesteeksi sanotaan ainetta, jonka viskositeettiin ei voi vaikuttaa ulkoisilla voimilla. Newtonin nesteitä ovat esimerkiksi vesi, glyseroli ja silikoniöljy. Newtonin lain mukaan aineeseen kohdistuva leikkausvoima τ (yksikkö N/m 2 ) on verrannollinen leikkausnopeuteen γ (yksikkö 1/s). Viskositeetti on siis leikkausvoiman suhde leikkausnopeuteen η = τ / γ. Viskositeetin yksikkö on Pascalsekunti (Pas). Ei-Newtonin nesteiksi kutsutaan aineita, joilla on niinsanottu rakenneviskoosi virtaustyyppi. Rakenneviskooseja virtaustyyppejä ovat: plastinen, pseudoplastinen, dilatantti ja tiksotrooppinen virtaus. Jos aineen muoto muuttuu voiman vaikutuksesta pysyvästi, on kyseessä plastinen muutos eli virtaus. Plastisessa virtauksessa aineen verkkomainen molekyylirakenne rikkoutuu, kun ulkoinen voima saavuttaa aineelle ominaisen valumisrajan. Plastisia aineita ovat esimerkisi hammastahnat. Kun viskositeetti pienenee liukujännityksen kasvaessa, kyseessä on pseudoplastinen virtaus. Pseudoplastisen aineen satunnaisesti orientoitunut, pitkäketjuinen molekyylirakenne muuttuu liikkeen suuntaiseksi liukujännityksen kasvaessa ja tällöin viskositeetti pienenee. Esimerkiksi sampoot, emulsiot ja geelit ovat pseudoplastisia. Kun viskositeetti kasvaa liukujännityksen kasvaessa, kyseessä on dilatantti virtaus. Molekyylit muodostavat nesteessä paakkumaisen koostumuksen, jota molekyylejä ympäröivä neste voitelee. Tällöin viskositeetti on pienempi. Kun liukujännitys kasvaa, molekyylit pakkautuvat toistensa lomiin ja viskositeetti kasvaa. Dilatantti virtaus on ominainen sellaisissa seoksissa, jossa nesteessä on paljon kiinteitä hiukkasia (esimerkiksi kermavaahto). Tiksotrooppisilla aineilla on lepotilassa suurempi viskositeetti kuin ulkoisen voiman vaikuttaessa aineeseen. Tiksotrooppisen aineen viskositeetti riippuu liukujännityksen lisäksi myös ajasta. Jos aineeseen vaikuttava liukujännitys on vakio, viskositeetti laskee ajan funktiona (esimerkiksi maalin rakenne notkistuu sekoitettaessa). Voiteet ovat usein tiksotrooppisia. Jos aineen muoto palautuu palautuu ennalleen, muutos on elastinen. Esimerkiksi jousi tai vaahtokumi ovat elastisia.
4. Kosmetiikan imeytyminen ja siihen vaikuttavat tekijät Perkutaanisella imeytymisellä tarkoitetaan imeytymistä ihon läpi. Erinomaisesta suojamekanismista huolimatta iho läpäisee vettä, kemikaaleja ja melkein mitä tahansa, jos aineen koostumus ja olosuhteet ovat sopivat. Aineet voivat kulkeutua solukalvon läpi joko aktiivisesti tai passivisesti. Ensiksi mainittu mekanismi vaatii ulkopuolista energiaa. Kosmetiikan imeytyminen ihoon riippuu kahdesta asiasta: aineen liukoisuudesta tuotteeseen ja aineen liukenevuudesta ihoon. Vaikka vaikuttavaa ainetta olisi miten paljon tai se olisi miten väkevää tahansa, mutta se ei liukene, aine ei imeydy. Vain pieni määrä tuotteesta imeytyy ihoon. Suurin osa voiteesta jää iholle, josta se kuluu pois esimerkiksi vaatteen hankauksesta johtuen, pesusta ja ihon pyyhkimisestä, hikoilusta ja kemiallisen tai valokemiallisen hajoamisen seurauksena. Jos ihoon ei rasvauksen jälkeen kosketa millään tavalla esim. 10 tuntiin, lähtee rasva pesun ja pyyhkimisen seurauksena lähes kokonaan pois. Tärkein henkilökohtaisista tekijöistä, jotka vaikuttavat aineiden imeytymiseen ihon läpi, on ihon kunto. Sairaan ihon suojamekanismi on puutteellinen. Ihon pinta saattaa myös uusiutua tavallista nopeammin. Puutteellinen suojamekanismi aikaansaa sen, että iholta haihtuvan veden määrä on normaalia suurempi, iho kuivuu, hilseilee ja on altis tulehduksille. Samalla myös haitallisten aineiden pääsy ihon läpi helpottuu. Jokainen fysikaalinen häiriötekijä parantaa läpäisevyyttä ja heikentää suojamekanismia. Muita henkilökohtaisia tekijöitä ovat ihotyyppi, ikä sekä ihoalue. Ihotyypillä tarkoitetaan yksinkertaistettuna sitä, paljonko ihossa on vettä ja rasvaa. Vastasyntyneen ihon suojamekanismi ei ole vielä kunnolla kehittynyt. Muutoin iällä ei näyttäisi olevan merkitystä aineiden imeytymisessä ihon läpi. Ihoalue vaikuttaa esimerkiksi siten, että kämmenen iholta penetroituu ainetta huomattavasti huonommin kuin esimerkiksi ohuelta silmänympärysiholta. Ympäristötekijät, kuten lämpötilan nousu, hikoilu, UV- ja infrapunasäteet parantavat ihon läpäisevyyttä nostamalla ihon lämpötilaa. Jos taas iho peitetään kalvolla eli muodostetaan okkluusio, ihon kyky läpäistä ainetta lisääntyy, koska verenkierto paranee ja iho lämpenee. Esimerkki pitkäaikaisesta, toistuvasta okkluusiosta voisi olla lapsen vaippa-alueen iho, jolla perkutaani imeytyminen on huomattavasti lisääntynyt. Aineen konsentraatio eli pitoisuus tuotteessa sekä raaka-aineiden rakenne vaikuttavat imeytymiseen. Konsentraatioerot pyrkivät aina tasoittumaan kahden faasin välillä fysiikan lakien mukaan ja tällöin esimerkiksi ollessasi kylvyssä, kylpyammeen vesi yrittää päästä elimistöösi (elimistössä noin 70% vettä ja ammeessa 100%). Kun ainetta siirtyy laimeammasta (pieni konsentraatio) väkevämpään (suuri konsentraatio), puhutaan passiivisesta diffuusiosta. Reitti on aina näin päin, mikäli aineiden kuljetuksessa ei käytetä energiaa. Konsentraatioerojen lisäksi imeytymiseen vaikuttaa kullekin aineelle ominainen imeytymisnopeus. Konsentraation lisäksi myös fysiokemiallisilla ominaisuuksilla, kuten molekyylikoolla tai ph:lla on vaikutusta. Pienimolekyylinen aine imeytyy tehokkaammin kuin suuri. On myös olemassa väite, jonka mukaan aineen molekyylipainolla olisi merkitystä ja alle 500:n Daltonin suuruiset molekyylit imeytyisivät aina ihon läpi. (Dalton on molekyylimassan yksikkö ja se vastaa noin yhden vetyatomin massaa 1,66053886 10 27 kg.) Hapan tai emäksinen aine ärsyttää ihoa ja altistaa haitallisten aineiden pääsyn ihon sisään. Muita imeytymistä lisääviä kosmetiikan raakaaineita ovat tensidit, liuottimet ja kuorivat aineet. Nanopartikkelit imeytyvät tutkitusti paremmin, mutta niiden käyttö kosmetiikassa on vielä suhteellisen vähäisä ja säädeltyä. Nanopartikkelien mahdollisista terveys- ja ympäristövaikutuksista ei ole varmaa tietoa, koska nanokokoisia raaka-aineita on käytetty kosmetiikassa vasta suhteellisen vähän aikaa.
Lisätietoa kosmetiikan kemiasta: Hajusteet, säilöntäaineet, tensidit, emulgaattorit ja väriaineet http://www.kosmetiikankemiaa.com/mitakosmetiikkaon/ainesosat Antiperspirantit ja deodorantit, hammastahnat, hiusten muotoilutuotteet, meikit, sampoot ja hoitoaineet ja voiteet http://www.kosmetiikankemiaa.com/mitakosmetiikkaon/tuotteet Vinkkejä kemian ja kosmetiikan yhdistämiseen (OPS) http://www.kosmetiikankemiaa.com/kosmetiikkakemianopetuksessa Pohdintatehtäviä oppilaille http://www.kosmetiikankemiaa.com/pohdi Työohjeita http://www.kosmetiikankemiaa.com/teeitse Kosmetiikan gradu http://www.helsinki.fi/kemia/opettaja/ont/kousa_p_2014_progradututkielma.pdf Helppoja reseptejä (sovelletusti): http://yle.fi/aihe/artikkeli/2015/11/26/nain-teet-kosmetiikkaa-kotona Viranomaistietoa (turvallisuus): TUKES:in sivuilla on kattavasti tietoa kosmetiikasta aina lainsäädännöstä ajankohtaisiin asioihin http://www.tukes.fi/kosmetiikka sekä esimerkiksi nanomateriaaleihin http://www.tukes.fi/fi/toimialat/kemikaalit-biosidit-ja-kasvinsuojeluaineet/teollisuus--jakuluttajakemikaalit/nanomateriaaliturvallisuustyo/ Sosiaali- ja terveysministeriö (STM) vastaa kosmetiikkalainsäädännön kehittämisestä ja ohjaa TUKES:in toimintaa. STM:n sivuilla http://stm.fi/kemikaalivalvonta/kosmetiikka on samankaltaista tietoa kuin TUKES:in sivuilla enemmän viranomaisvalvontaan ja lainsäädäntöön liittyen. EU:n viranomaissivut, jossa ainesosahaku http://ec.europa.eu/growth/toolsdatabases/cosing/index.cfm?fuseaction=search.simple Keskustelua herättämään: Kosmetiikkaan (ja muihin kodin kemikaaleihin) liittyvä ympäristö- ja terveyskriittinen blogi: http://kemikaalikimara.blogspot.fi/search/label/kosmetiikka Kriittinen kirjoitus Terveyskirjastossa lääkäriseura Duodecimin sivuilla: http://www.terveyskirjasto.fi/terveyskirjasto/tk.koti?p_artikkeli=asy00307 Erään toimittajan näkemys kosmetiikkamainonnan vaikutuksesta siihen, mitä lehdissä kirjoitetaan: http://yle.fi/uutiset/sanna_ukkola_lorealin_pikku_kirjurit/7458287