DHA - Diidrossiacetone nei cosmetici

Il Diidrossiacetone (DHA) è una piccola molecola di sintesi che, applicata sulla pelle, reagisce con gli aminoacidi della cheratina formando complessi colorati dal giallo al bruno (reazione di Maillard). Il DHA esiste nelle forma monomerica e dimerica; allo stato puro è una miscela delle due forme, con predominanza del dimero. Tuttavia, solo la forma monomerica è attiva nel processo di abbronzatura della pelle.

La conversione della forma dimerica a monomerica ha luogo rapidamente in soluzione acquosa; anche per semplice riscaldamento il dimero può essere convertito a monomero. In soluzione acquosa il DHA si forma come monomero che gradualmente può tautomerizzare a gliceraldeide. A pH acido l'equilibrio è spostato verso il DHA, a pH basico verso la gliceraldeide, e sempre il pH basico favorisce varie reazioni di isomerizzazione e condensazione che, in ultimo, portano alla formazione di  composti dalla colorazione marrone la cui struttura non è completamente conosciuta. Il pH gioca un ruolo molto importante nel processo di abbronzatura chimica. Il pH ottimale per la reazione di Maillard è fra 5 e 6 (pH normale per una pelle sana). Quando formulazioni con alti o bassi valori di pH sono applicate, il tampone naturale della pelle aggiusta il pH a quello ottimale per l'abbronzatura.
Il DHA è una molecola molto instabile perché altamente reattiva, con problemi quindi di incompatibilità con diverse categorie di ingredienti della formulazione (emulsionanti, gelificanti e persino ad alcune molecole tipiche delle composizioni profumate). E' igroscopico, stabile in un ristretto intervallo di pH,  sensibile al calore (la sua concentrazione può essere ridotta drasticamente a causa di un immagazzinamento sbagliato o a causa di errate condizioni di processo). L'entità della degradazione del diidrosiacetone aumenta all'aumentare della temperatura e del pH.
La decomposizione del DHA dà origine ad acidi organici, come l'acido formico, che portano ad un drastico abbassamento di pH (fino a 3) e conferiscono al prodotto un odore acidico.
Alla luce di queste considerazioni, per assicurasi una stabilità a lungo termine dei prodotti autoabbronzanti, nel corso di sviluppo di una formulazione occorre considerare i seguenti fattori:

• Temperatura: evitare di mantenere il DHA a temperatura superiore ai 40 °C, perché tale temperatura ne provoca una rapida degradazione (più del 40% del DHA entro tre mesi). Nel  processo di produzione, il DHA dev'essere aggiunto all'emulsione durante il processo di raffreddamento (sotto i 40°C), e il prodotto finito dev'essere confezionato in un packaging opaco ed ermeticamente chiuso.

• pH: quando il DHA è incorporato all'interno di una formulazione, il pH tende ad abbassarsi e ad assestarsi ad un valore acido (intorno a 3-4 entro 2 giorni dalla data della preparazione). In passato si raccomandava di inserire un buffer all'interno del prodotto per mantenere il pH tra 4-6. Studi recenti hanno dimostrato che la stabilità della formula aumenta se il pH è aggiustato ad un valore inferiore a 4 (è possibile utilizzare acido citrico o tampone acetato, visto che non inficiano la stabilità del DHA).

• Scelta degli ingredienti: Emulsionanti non ionici sono preferiti agli ionici, perché i primi garantiscono una maggior stabilità del DHA all'interno delle formulazioni. Esteri, siliconi, alcoli grassi, oli minerali sono compatibili con il DHA. Addensare una formulazione a base di DHA per ottenere un gel trasparente non è semplice, perché molti additivi reologici usati convenzionalmente nei cosmetici non sono compatibili con il DHA. Recenti studi hanno dimostrato che tre buoni stabilizzanti/gelificanti utilizzabili in formulazioni contenenti DHA sono: idrossietilcellulosa, metilcellulosa e silica. In aggiunta, mostrano buona compatibilià con il DHA anche la gomma xanthan ed il polyquaternium-10. Al contrario, carbomer, carbossimetilcellulosa sodica, PVM/MA decadine crosspolymer ed il magnesio alluminio silicato causano una rapida degradazione del DHA a 40°C.

Devono essere evitate le ammine e tutti i composti contenenti azoto, ad es. collagene, derivati dell'urea, aminoacidi e proteine, poiché possono portare ad una graduale rottura del DHA, quindi ad una perdita della sua efficacia. E' necessario porre attenzione anche alle scelta della profumazione, poiché alcuni componenti della fragranza possono degradare il DHA.