Multiscale microscopic characterization of cosmetic foundation pigments: relating microstructure to optical finish, coverage, and perceived texture

Cada día, millones de personas se aplican una fina capa de crema coloreada en sus rostros para uniformar su tono de piel. Este producto, conocido como base de maquillaje, es uno de los artículos más populares en el mercado mundial de la cosmética. Si bien el color del producto se ajusta cuidadosamente al tono de piel de una persona, otras dos cualidades determinan si un consumidor ama o odia un frasco específico: cómo rebota la luz en la capa terminada y qué tan bien oculta la piel que hay debajo. Un producto puede verse perfectamente suave y mate, o puede brillar con un resplandor radiante. Puede cubrir una imperfección por completo, o puede dejarla visible. Durante décadas, las empresas de cosméticos han descrito estas cualidades utilizando palabras de marketing como "terciopelo", "radiante" o "cobertura total". Sin embargo, estas descripciones son subjetivas. Le dicen a un cliente cómo se siente o cómo se ve un producto en una foto, pero no explican la razón física de por qué una fórmula se siente pesada y mate mientras que otra se siente ligera y luminosa. Sin una comprensión clara de las diminutas partículas dentro del frasco, los formuladores están esencialmente adivinando cómo mezclar ingredientes para lograr una textura específica.

Un equipo de investigadores se propuso resolver este misterio observando el interior de seis bases de maquillaje líquidas comerciales de una única marca de lujo global. Querían conectar el mundo invisible de las partículas microscópicas con el mundo visible del acabado óptico y la experiencia humana de la textura. Para hacer esto, utilizaron una poderosa combinación de herramientas. Primero, utilizaron microscopios electrónicos de alta potencia para tomar fotografías de los restos secos de la base, revelando la forma y el tamaño de las partículas de pigmento. También utilizaron una técnica que identifica los elementos químicos presentes en esas partículas. Luego, midieron cuánta luz reflejaban las películas secas y qué tan bien bloqueaban la visión de un gráfico en blanco y negro debajo, proporcionando una puntuación objetiva para la "cobertión". Finalmente, pidieron a treinta consumidores que describieran la textura de cada producto utilizando una lista específica de palabras, que iban desde "ligero" a "pesado" y de "mate" a "radiante". Al comparar las fotos microscópicas, las mediciones de luz y las descripciones humanas, los investigadores construyeron un mapa que vincula la estructura física del producto con su desempeño y cómo se siente.

El estudio reveló que la textura y el desempeño de estas bases de maquillaje están gobernados por solo dos tipos principales de partículas inorgánicas: el dióxido de titanio y la sílice. Estas partículas actúan como los bloques de construcción de la película. Las partículas de dióxido de titanio son increíblemente pequeñas, con un diámetro que oscila entre aproximadamente 110 y 280 nanómetros. Este tamaño es crítico porque es aproximadamente la mitad del ancho de una onda de luz visible, lo que hace que estas partículas sean altamente eficientes para dispersar la luz y ocultar la piel debajo. Las partículas de sílice, por otro lado, son mucho más grandes, con un rango de entre 7 y 87 micrómetros. Mientras que el dióxido de titanio se encarga del poder de ocultación, la sílice controla cómo se extiende el producto y cómo se difunde la luz a través de la superficie. Los investigadores descubrieron que el tamaño, la forma y la disposición de estas partículas determinan si una base se siente suave o rugosa, y si se ve mate o brillante.

Cuando los investigadores examinaron las seis colecciones diferentes, descubrieron que los fabricantes habían utilizado distintas estrategias para crear diferentes acabados. En la colección que se sentía más suave y proporcionaba la cobertura más uniforme, las diminutas partículas de dióxido de titanio eran perfectamente redondas y estaban espaciadas uniformemente, mientras que las partículas de sílice más grandes eran esferas suaves. Esta combinación creó una película que se veía mate y se sentía muy adhesiva a la piel. En contraste, las colecciones que se sentían más rugosas o granulosas contenían partículas que estaban agrupadas o tenían superficies irregulares y desiguales. Una colección presentaba partículas de sílice que eran huecas y con forma de cilindro, lo que creaba un aspecto muy mate pero se sentía algo tiza. Otra colección utilizó una mezcla de esferas de sílice muy grandes y porosas junto con las diminutas partículas de titanio, lo que resultó en un producto que cubría bien pero se sentía menos uniforme. Los investigadores también encontraron que la composición química de las partículas importaba; por ejemplo, la presencia de aluminio en forma de partículas planas, similares a placas, añadía un brillo perlado, haciendo que el producto pareciera radiante incluso si la superficie misma no era brillante.

El hallazgo más significativo fue que la percepción humana de la textura podía predecirse observando estos detalles microscópicos. Los investigadores encontraron que los consumidores organizan naturalmente sus sentimientos sobre la base de maquillaje en dos categorías principales: qué tan pesada o ligera se siente el producto, y si se ve mate o radiante. Estos dos sentimientos corresponden directamente a las mediciones físicas. Los productos que los consumidores describieron como "mate" y "pesados" fueron aquellos con la mayor cobertura y la distribución de partículas más uniforme. Los productos descritos como "radiantes" o "jugosos" fueron aquellos que contenían aditivos específicos, como las placas de aluminio, que reflejaban la luz de una manera que creaba un brillo, incluso si la película misma no era brillante. Esto significa que los términos vagos de marketing utilizados para vender la base de maquillaje están en realidad arraigados en realidades físicas medibles. Un acabado "mate" no es solo una sensación; es el resultado de un equilibrio específico de tamaños y formas de partículas que dispersan la luz de manera difusa.

Los investigadores utilizaron estos hallazgos para proponer tres reglas claras para diseñar bases de maquillaje. Primero, para lograr un acabado suave y mate, una fórmula necesita partículas de dióxido de titanio diminutas que sean todas del mismo tamaño y estén distribuidas uniformemente, junto con partículas de sílice suaves y densas. Segundo, la capacidad de un producto para cubrir la piel no está determinada únicamente por la cantidad de dióxido de titanio, sino por la cantidad total de todas las partículas sólidas combinadas. Si las partículas están demasiado apiñadas, dejan de funcionar de manera eficiente, por lo que la mezcla total importa más que cualquier ingrediente individual. Tercero, el equilibrio entre un aspecto mate y un aspecto brillante puede ajustarse añadiendo partículas planas, similares a placas, que añaden un destello sin que el producto parezca grasoso. Estas reglas convierten el arte de mezclar cosméticos en una ciencia, permitiendo a los formuladores predecir exactamente cómo se verá y se sentirá una nueva mezcla antes de que llegue a un estante.

Este trabajo cierra la brecha entre el laboratorio y el consumidor. Al traducir la arquitectura microscópica de una base de maquillaje al lenguaje de la textura y el acabado, el estudio proporciona una nueva forma de hablar de los cosméticos. En lugar de depender de palabras subjetivas que pueden significar cosas distintas para diferentes personas, los formuladores ahora pueden usar el tamaño y la forma de las partículas como un plano de diseño. Este enfoque es particularmente importante en la era de las compras en línea, donde los clientes no pueden tocar un producto antes de comprarlo. Si un producto se describe como "mate" y "adhesivo", un consumidor puede confiar en esa descripción si está respaldada por la evidencia física específica de partículas suaves y distribuidas uniformemente. El estudio confirma que la forma en que una base de maquillaje se siente en la piel no es un misterio, sino un resultado directo del diminuto e invisible mundo de las partículas que la componen.