Guar Hydroxypropyltrimonium Chloride: come il guar cationico condiziona il capello durante lo shampoo

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Il Guar Hydroxypropyltrimonium Chloride (CAS 65497-29-2) è un polimero cationico di origine vegetale. Si ottiene innestando gruppi di ammonio quaternario sulla gomma di guar, il galattomannano estratto dall’endosperma dei semi di Cyamopsis tetragonoloba. Ha cariche positive permanenti e si lega per attrazione elettrostatica alla superficie anionica del capello. La sua particolarità è che agisce durante lo shampoo stesso: al risciacquo forma con i tensioattivi anionici una fase chiamata coacervato, che si deposita sulla fibra e la condiziona ancora prima del balsamo.

In breve

  • Origine: galattomannano del seme di guar (Cyamopsis tetragonoloba), rapporto mannosio/galattosio di circa 2:1.
  • Carica: gruppi trimetilammonio innestati, carica positiva indipendente dal pH (circa 0,5-1,7 meq/g).
  • Coacervato: con la diluizione del risciacquo si separa con i tensioattivi e si deposita sulla fibra.
  • Trasporto: il coacervato porta sul capello siliconi e attivi insolubili.
  • Sicurezza: ritenuto sicuro dal CIR; nessuna restrizione specifica nel regolamento 1223/2009.

È uno degli agenti condizionanti più diffusi negli shampoo professionali. Per Hairswiss è un buon esempio di un principio di formulazione spesso frainteso: in uno shampoo conta meno la quantità di polimero e di più il momento in cui esce dalla soluzione.

Qual è la struttura chimica del guar cationico?

La gomma di guar è un polisaccaride formato da una catena lineare di mannosi legati in β-(1→4), su cui sono innestate singole unità di galattosio in α-(1→6). Il rapporto mannosio/galattosio è circa 2:1, contro circa 4:1 della gomma di carruba: questa densità di ramificazioni spiega la buona solubilità del guar in acqua fredda. Le masse molari della gomma nativa superano spesso i 2 milioni di g/mol.

Per renderla cationica, i gruppi ossidrilici del polimero vengono fatti reagire con il cloruro di 2,3-epossipropiltrimetilammonio. Si ottengono eteri 2-idrossi-3-(trimetilammonio)propilici, con lo ione cloruro come controione. Il grado di sostituzione resta basso, meno di un sostituente per unità di zucchero, ed è questo a determinare la densità di carica del polimero.

  • Densità di carica dei gradi cosmetici: circa 0,5-1,7 meq/g;
  • massa molare media: da circa 50.000 g/mol a oltre 2 milioni di g/mol a seconda del grado;
  • carica positiva indipendente dal pH, perché l’azoto quaternario non si deprotona.

Questi due parametri, carica e dimensione, determinano il comportamento del polimero nello shampoo e sulla fibra.

Perché un polimero cationico si lega al capello?

La cheratina ha un punto isoelettrico vicino a pH 3,7. Al pH di uno shampoo (in genere 5-6) la superficie del capello ha quindi una carica netta negativa. Questa carica aumenta sui capelli decolorati o colorati, perché l’ossidazione della cistina produce acido cisteico, con gruppi solfonato –SO3⁻. Il meccanismo è lo stesso descritto per i siliconi amminici e l’amodimeticone: le zone più danneggiate attirano di più le molecole cationiche.

Il guar cationico non penetra nella fibra: per le sue dimensioni resta in superficie, dove forma un film sottile che riduce l’attrito tra i capelli, diminuisce l’elettricità statica e facilita il districaggio a capello bagnato.

Che cos’è il coacervato e perché si forma al risciacquo?

Nel flacone il guar cationico e i tensioattivi anionici (Sodium Laureth Sulfate, Ammonium Lauryl Sulfate) convivono in una soluzione limpida: le micelle, in forte eccesso, mantengono solubili i complessi polimero-tensioattivo. Quando l’acqua del risciacquo diluisce lo shampoo, la concentrazione di tensioattivo cala e l’equilibrio si sposta. Polimero e tensioattivi si associano in complessi meno solubili, che si separano come fase ricca di polimero: il coacervato.

Il fenomeno avviene solo in un intervallo di diluizione preciso, la “finestra di coacervazione”. Uno studio presentato al congresso IFSCC 2022 l’ha osservata tra una diluizione 1:3 e 1:8 per uno shampoo con lo 0,25% di guar cationico, mentre con il Polyquaternium-10 la finestra era molto più stretta. Altri lavori, pubblicati sul Journal of Cosmetic Science, usano una diluizione acqua/shampoo di 10:1 per simulare il risciacquo e mostrano al microscopio il coacervato che aderisce alla fibra sotto il flusso d’acqua.

Il coacervato ha anche un secondo ruolo: intrappola gli attivi insolubili dispersi nello shampoo, come le goccioline di dimeticone, e li trasporta sul capello. È così che uno shampoo “2 in 1” riesce a depositare un silicone pur essendo pensato per lavare.

Quali fattori di formulazione ne cambiano l’efficacia?

  • Densità di carica. Una carica alta dà un coacervato più compatto e sostantivo; una carica bassa, un coacervato più fluido e un tocco più leggero.
  • Massa molare. I gradi ad alto peso molecolare condizionano di più; quelli più corti si scelgono per i capelli fini, che appesantiscono meno.
  • Sistema tensioattivo. Tipo e quantità dei tensioattivi fissano la posizione della finestra di coacervazione. I co-tensioattivi anfoteri come la Cocamidopropyl Betaine e il sale modificano la carica delle micelle e quindi il deposito.
  • Concentrazione. Negli shampoo il guar cationico si usa in frazioni di punto percentuale: agisce con un deposito mirato, non per quantità.

Come ogni polimero cationico, può accumularsi sui capelli fini o poco porosi se si usa sempre la stessa formula molto condizionante. Uno shampoo purificante di tanto in tanto rimuove questi depositi.

In cosa si differenzia dai Polyquaternium?

I Polyquaternium sono polimeri sintetici (Polyquaternium-6, -7, -22) oppure derivati cationici della cellulosa (Polyquaternium-10). Il guar cationico appartiene alla stessa famiglia funzionale, ma il suo scheletro è un galattomannano naturale. La sua ampia finestra di coacervazione lo rende un polimero robusto: deposita in un intervallo di diluizioni più esteso, quindi è meno sensibile alla quantità d’acqua usata al lavatesta. Molte formule combinano infatti i due tipi per bilanciare districaggio e leggerezza.

Il Guar Hydroxypropyltrimonium Chloride è sicuro?

Il Cosmetic Ingredient Review (CIR) ha valutato sedici galattomannani, tra cui il Guar Hydroxypropyltrimonium Chloride, e nel 2012 ha concluso che sono sicuri alle condizioni e alle concentrazioni d’uso attuali. Le dimensioni molecolari rendono improbabile un assorbimento cutaneo significativo. L’ingrediente non ha restrizioni specifiche nel Regolamento (CE) n. 1223/2009.

Quali shampoo professionali usano il guar cationico?

Il guar cationico è presente in molte formule professionali distribuite in Svizzera. L’INEJ Remedy Shampoo di Code Zero, disponibile su cliCHair.ch, ne è un esempio classico: Sodium Laureth Sulfate, Cocamidopropyl Betaine e Guar Hydroxypropyltrimonium Chloride sono tra i primi ingredienti, un sistema pensato per formare il coacervato al risciacquo lasciando leggere le radici dei capelli grassi.

Per i capelli colorati, più anionici e quindi più ricettivi al deposito cationico, l’INEJ Color Protect Shampoo, anch’esso disponibile su cliCHair.ch, associa l’Ammonium Lauryl Sulfate al guar cationico, con oli di camelia e di canapa.

In sintesi

Il Guar Hydroxypropyltrimonium Chloride è un galattomannano naturale reso cationico. Resta solubile nello shampoo, poi al risciacquo si separa come coacervato, che si deposita sulle zone negative della fibra e vi trasporta gli altri attivi condizionanti. Densità di carica, massa molare e sistema tensioattivo determinano l’intensità del condizionamento. Per il professionista questo spiega perché lo stesso shampoo si comporta in modo diverso a seconda della porosità del capello e del modo di risciacquare.

Fonti