Siliziumdioxid : Was sollte man über dieses Mineral wissen?

Die Siliziumdioxid oder Siliziumdioxid (SiO2) ist ein natürlich in der Erdkruste vorkommendes Mineral und eine der am häufigsten vorkommenden Substanzen auf der Erde. Man findet es im Sand, im Quarz oder in bestimmten Pflanzen. Dieser Stoff kann je nach gewünschtem Produkttyp in natürlicher Form belassen oder synthetisch hergestellt werden. Es gibt verschiedene Arten von Siliziumdioxid mit spezifischen Eigenschaften.

• Amorphe Kieselsäure (INCI: Silica)

  Dies ist die in der Kosmetik am häufigsten verwendete Form. Aus struktureller Sicht unterscheidet sie sich von kristallinem Siliziumdioxid durch das Fehlen einer regelmäßigen atomaren Anordnung. Diese amorphe Form wird üblicherweise durch Präzipitations- oder Pyrolyseverfahren aus Natriumsilikat. Sie weist eine gute Hautverträglichkeit und wird nicht als gefährlich angesehen, solange sie nicht in trockener Form inhaliert wird.

  In der Formulierung übernimmt amorphes Siliciumdioxid eine multifunktionale Rolle. Es wird als absorbierender Wirkstoff eingesetzt, da es in der Lage ist, Sebum und Feuchtigkeit zu binden, wodurch es eine mattierende Wirkung besonders in Pflegeprodukten für fettige Haut entfaltet. Zudem verbessert es das sensorische Empfinden von Cremes und Pudern, indem es ihnen ein weiches, trockenes und samtiges Finish verleiht. Schließlich fungiert es in dekorativer Kosmetik als Pigmentträger und unterstützt eine gleichmäßigere Farbabgabe sowie eine höhere Farbstabilität.

• Kolloidales Siliziumdioxid.

  Es handelt sich um eine Suspension aus sehr feinen amorphen Siliziumdioxidpartikeln in Wasser. Wird Siliziumdioxid lediglich in Wasser dispergiert, ohne vollständige chemische Umwandlung, wandelt es sich nicht in Orthokieselsäure (Si(OH)₄) um, sondern verbleibt in amorpher Form und bildet eine stabile Suspension: kolloidales Siliziumdioxid.

  Diese weist eine geringe Bioverfügbarkeit auf, das heißt, sie wird vom Organismus kaum absorbiert, wie im Schaubild dargestellt. Tatsächlich kann nur ein kleiner Bruchteil unter bestimmten physiologischen Bedingungen in Orthosiliciumsäure umgewandelt werden.

• Die mikroporöse Kieselsäure.

  Diese hochstrukturierte Form von amorphem Siliciumdioxid ist durch das Vorhandensein von Poren mit sehr geringem Durchmesser (< 2 nm) und eine sehr hohe spezifische Oberfläche (häufig über 700 m²/g) gekennzeichnet. Diese Konfiguration verleiht ihm ein hohes Adsorptionsvermögen, insbesondere für hydrophobe Verbindungen wie Lipide oder Geruchsstoffe.

  Sie wird in Produkten eingesetzt, die eine präzise Kontrolle des Hautglanzes, insbesondere in Pflegeprodukten für fettige Haut mit Neigung zu Akne, in langanhaltenden losen Puderprodukten und in bestimmten Deodorants ohne Aluminiumsalze. Dank ihrer mikroporösen Struktur wirkt sie als Träger lipophiler Wirkstoffe, indem sie deren partielle Einkapselung ermöglicht, was deren Stabilität oder kontrollierte Freisetzung verbessern kann.

  Die mikroporöse Kieselsäure wird nicht als Nanomaterial betrachtet, da ihre Primärpartikel größer als 100 nm sind und nicht in die tieferen Hautschichten eindringen. Sie gilt daher laut den verfügbaren toxikologischen Daten als sicher für die topische kosmetische Anwendung.

• Hydratisierte Kieselsäure (INCI : Hydrated Silica)

  Diese präzipitierte Form von Siliciumdioxid wird durch die Reaktion von Natriumsilikat mit einer starken Säure gewonnen. Die resultierenden Partikel mit amorpher Struktur sind porös und weisen eine kontrollierte Abrasivität auf, wodurch sie sich besonders für Produkte zur Mund- und Zahnpflege eignen.

  Sie wird überwiegend als sanftes Schleifmittel in Zahnpasten eingesetzt und ermöglicht die Entfernung von Ablagerungen, ohne den Zahnschmelz zu schädigen. Sie ist auch Bestandteil mechanischer Peelings für Gesicht und Körper, wo sie als physikalisches, nicht reizendes Peelingmittel wirkt. Dank ihrer Lichtstreuungseigenschaften kann hydratisierte Kieselsäure zudem eine opakierende Wirkung entfalten und damit das visuelle Erscheinungsbild von Emulsionen oder Reinigungsgelen verbessern.

Die Kieselsäure spielt eine multifunktionale Rolle aufgrund ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften, insbesondere ihrer Porosität, ihrer hohen spezifischen Oberfläche und ihrer Stabilität. Häufig in amorpher Form verwendet, wirkt Kieselsäure hauptsächlich als absorbierendes, mattierendes, strukturgebendes oder exfolierendes Mittel, je nach ihrer Form (hydriert, kolloidal, mikroporös usw.). Eine ihrer Hauptfunktionen ist das überschüssige Sebum und die Feuchtigkeit auf der Hautoberfläche zu absorbieren. Mikroporöse Kieselsäure eignet sich für diese Rolle am besten dank ihrer hochporösen Struktur, mit einer großen spezifischen Oberfläche, oft > 500 m²/g. Ihre Fähigkeit, fettige Substanzen zu binden, ermöglicht es, die Haut zu mattieren.

Eine Studie zielte darauf ab, die Eigenschaften verschiedener in der Kosmetik verwendeter Pulver mit denen von mesoporösem Magnesiumcarbonat (MMC). Mehrere Parameter wurden bewertet, darunter deren Ölabsorptionskapazität sowie deren Mattierungseigenschaften. Im ersten Diagramm zeigt sich, dass das Siliciumdioxid eine hohe Absorptionskapazität, direkt nach dem mesoporösen Magnesiumcarbonat, mit etwa 1 g Öl pro Gramm Pulver aufgenommen. Zum Vergleich weisen andere Pulver deutlich niedrigere Werte auf.

Die zweite Grafik zeigt, dass Siliciumdioxid eine sofortige, signifikante mattierende Wirkung entfaltet, die über 50 % Mattgrad liegt, bleibt jedoch leicht weniger leistungsstark als Kaolin und MMC. Abschließend bewertet die letzte Grafik die Persistenz des mattierenden Effekts im Zeitverlauf. Es zeigt sich, dass Siliciumdioxid seine Wirksamkeit besser erhält, mit einem Rückgang von etwa 20 % nach 8 Stunden, gegenüber 40 % beim MMC und 50 % beim Kaolin.