Skuteczność kosmetyku nie zależy tylko od jego składu. Jedną z najważniejszych kwestii jest stabilność i efektywność działania substancji aktywnej oraz możliwość jej kontrolowanej absorpcji w głąb skóry. Nawet najbardziej wyrafinowany składnik staje się nieefektywny, gdy nie jest w stanie przeniknąć przez warstwę rogową skóry lub gdy ulega degradacji w trakcie użytkowania kosmetyku. Problem ten rozwiązuje wybór surowców, w których cenne substancje aktywne są wspomagane poprzez nowoczesne systemy nośnikowe.

 

Budowa skóry człowieka

Skóra jest największym organem ludzkiego ciała, którego główną funkcją jest ochrona przed czynnikami zewnętrznymi. Skóra składa się z trzech warstw: naskórka, skóry właściwej i tkanki podskórnej oraz przydatków skórnych (gruczołów potowych, łojowych, włosów, paznokci itp.). Warstwa rogowa (stratum corneum) to zewnętrzna warstwa naskórka. Jest zbudowana z 10-60 warstw spłaszczonych, martwych, zrogowaciałych keratynocytów. Budowa stratum corneum jest często porównywana do budowy muru zbudowanego z cegieł i zaprawy. “Cegłami” są pojedyncze korneocyty, a “zaprawa” jest reprezentowana przez lipidy międzykomórkowe (cement międzykomórkowy), składający się z ceramidów, kwasów tłuszczowych, steroli, węglowodorów oraz NMF (ang.: Natural Moisturizing Factor; naturalny czynnik nawilżający). Warstwa rogowa skóry pokryta jest płaszczem hydrolipidowym, który dodatkowo chroni przed utratą wody z naskórka. Bariera skórna to synergistyczne działanie płaszcza hydrolipidowego, warstwy rogowej zawierającej cement międzykomórkowy oraz fizjologicznej mikrobioty skórnej. Zapobiega ona nadmiernej utracie wody z organizmu i, co najistotniejsze, chroni przed przedostawaniem się większości substancji zewnętrznych. Łatwo penetrują w głąb skóry jedynie niskocząsteczkowe substancje lipofilowe. Zmiany w zawartości, strukturze lub proporcji lipidów warstwy rogowej są przyczyną wielu chorób skóry, gdyż zaburzają działanie bariery skórnej. (1)

W jaki sposób substancje przenikają do wnętrza skóry

Główna funkcja skóry, jaką jest ochrona przed przenikaniem substancji zewnętrznych, jest również problemem, z którym mierzą się producenci kosmetyków. Niewiele cennych substancji aktywnych ma budowę pozwalającą na łatwy transport przez warstwę rogową. Z tego powodu używa się wielu technik zwiększających absorpcję przezskórną. Proces ten przebiega w trzech etapach. Pierwszy to penetracja, czyli wnikanie substancji do określonej warstwy skóry. Drugim jest przenikanie – w tym etapie substancja przemieszcza się między warstwami komórek, z jednej warstwy do drugiej. Trzecim etapem jest resorpcja, polegająca na wniknięciu substancji do układu naczyniowego, na przykład do krwiobiegu. W przypadku kosmetyków mają miejsce tylko dwa pierwsze etapy (penetracja i przenikanie). Substancje aktywne kosmetyków, w zależności od budowy, mogą mieć także różne ścieżki absorpcji – przezkomórkową (substancje hydrofilowe) i międzykomórkową (substancje niejonowe lipofilowe). (1), (2)

Chemiczne promotory przenikania

Jedną z powszechnie używanych metod ułatwiających absorpcję składników aktywnych wewnątrz skóry jest użycie chemicznych promotorów przenikania. Mają one kilka mechanizmów działania.

  • Pierwszym z nich jest upłynnienie i dezorganizacja składników warstwy rogowej. Składniki działające w ten sposób to kwasy tłuszczowe i pochodne (kwas oleinowy, kwas laurynowy, kwas kaprylowy), monoglicerydy (monooleinian glicerolu, monokaprylan glicerolu), terpeny, terpenoidy i olejki eteryczne (d-limonen, mentol, farnezol).
  • Drugi sposób to ekstrakcja lipidów, co zwiększa dyfuzję substancji przez lipidy międzykomórkowe. W ten sposób działają alkohole (etanol), glikole (glikol propylenowy), a także środki powierzchniowo czynne (laurylosiarczan sodu, polisorbat i inne).
  • Trzecia metoda to interakcja z białkami wewnątrzkomórkowymi, co sprzyja penetracji substancji przez warstwę korneocytów. Przykładem substancji działających poprzez ten mechanizm są fosfolipidy, na przykład lecytyna.
  • Czwartą, to zwiększenie proporcji substancji wchodzących w skład warstwy rogowej. Najbardziej podstawowym przykładem substancji działającej poprzez ten mechanizm jest woda, która powoduje obrzęk keranocytów, rozszerzenie przestrzeni międzykomórkowej i ułatwione przenikanie substancji przez powstałe pory w strukturze komórek warstwy rogowej.

Główne zalety chemicznych promotorów przenikania to ich niski koszt, łatwość w użyciu i powszechna dostępność. Największą wadą jest możliwość powodowania podrażnień skóry lub toksyczność w wysokich stężeniach. Użycie chemicznych promotorów przenikania polepsza absorpcję substancji, które same z siebie są zdolne do przejścia w głąb skóry. Jednak aby dostarczyć surowce aktywne o mniejszym powinowactwie do warstwy rogowej, o wysokiej rozpuszczalności w wodzie, złożonej kompozycji makrocząsteczkowej lub niskiej stabilności, należy użyć bardziej wyrafinowanych metod dostarczania składników aktywnych. (1), (3)

Systemy dostarczania składników aktywnych w kosmetykach można podzielić na kilka typów. Istnieją systemy pęcherzykowe (liposomy, niosomy, transferosomy), emulsje (mikro- i nanoemulsje), systemy cząsteczkowe (mikrokryształy, nanokryształy), oraz systemy supramolekularne (cyklodekstryny, supramolekularna enkapsulacja). (4)

Cyklodekstryny

Jednymi z najbardziej znanych nośników substancji aktywnych są cyklodekstryny. Są to cykliczne oligosacharydy zbudowane w sposób, który pozwala “przyjąć” do swojego wnętrza cząsteczkę innego związku – “gościa”. Kompleksy tego typu nazywa się kompleksami “gość-gospodarz”. Zewnętrzna część kompleksu jest hydrofilowa, natomiast wnętrze ma właściwości hydrofobowe, dlatego jest w stanie transportować cząsteczki rozpuszczalne w tłuszczach. Cały kompleks jest nadal rozpuszczalny w wodzie. Użycie cyklodekstryn jako nośników nie modyfikuje znacznie struktury cząsteczki “gościa”, ponieważ są one związane za pomocą słabych oddziaływań chemicznych: wiązań wodorowych, oddziaływań van der Waalsa oraz oddziaływań hydrofobowych. Schowanie cząsteczki aktywnej we wnętrzu zwiększa stabilność chemiczną cząsteczki, chroniąc ją przed hydrolizą, utlenianiem, odwodnieniem i fotodegradacją. Jeśli substancja aktywna posiada przykry zapach, utworzenie kompleksu z cyklodekstrynami pozwala na jego zamaskowanie. Dzięki kompleksowaniu minimalizowane są także drażniące właściwości niektórych związków. Po dostarczeniu kompleksu w miejsce docelowe, substancja aktywna jest uwalniana w kontrolowany sposób. (5), (6)

Surowce kompleksowane cyklodekstrynami w ofercie Kaczmarek-Komponenty to produkty pochodzenia roślinnego, otrzymywane w wyniku biotechnologicznego procesu hydrolizy molekularnej skrobi za pomocą enzymu, glukozylotransferazy cyklodekstryny (CGT). Posiadamy następujące surowce aktywne kompleksowane cyklodekstrynami: witamina E, kofeina, niacynamid, olejek z drzewa herbacianego, witamina C i mentol.

Nanokryształy smartCrystal®

Kolejną z metod zwiększania absorpcji składników aktywnych stosowanych z powodzeniem od lat jest użycie nanokryształów. Nanokryształy drugiej generacji, czyli smartCrystal®, to surowce aktywne w formie kryształów o rozmiarze w zakresie submikronowym, od 0,2 do 1 μm (< 1 μm). Ta chroniona patentem formuła zwiększa bioaktywność składników aktywnych poprzez poprawienie rozpuszczalności w wodzie. Zwiększenie penetracji w głąb skóry jest możliwe dzięki niewielkiemu rozmiarowi kryształów. Substancje, których kryształy mają rozmiary poniżej 1 μm (submikronowe) wykazują większą maksymalną rozpuszczalność roztworu nasyconego w porównaniu z kryształami tej samej substancji o większych rozmiarach (mikrokryształach). Wzrost rozpuszczalności jest tym większy, im mniejsze rozmiary kryształów. Powoduje to zwiększenie stężenia rozpuszczonej substancji czynnej w miejscowej aplikacji na skórze, a tym samym do większej absorpcji. Użycie technologii smartCrystal® pozwala też na zwiększenie całkowitej powierzchni kontaktu substancji aktywnej ze skórą, co też wzmaga penetrację. (7), (8)

W naszej ofercie są dostępne surowce kosmetyczne: glabrydyna oraz resweratrol przygotowane w technologii smartCrystal®.

Mikroemulsje

Mikroemulsje to jednofazowe, termodynamicznie stabilne emulsje koloidalne o wielkości kropli w zakresie 10-100 nm składające się z fazy olejowej i fazy wodnej, stabilizowane za pomocą środka powierzchniowo czynnego i kosurfaktantu. Niskie napięcie międzyfazowe i niewielki rozmiar cząstek wynikają z ich składu, w szczególności z obecności kosurfaktantów, takich jak krótko lub średniołańcuchowe alkohole lub pochodne poliglicerolu działające w połączeniu z głównym środkiem powierzchniowo czynnym. Stosunek środka powierzchniowo czynnego do oleju jest znacznie wyższy w mikroemulsjach niż w normalnych emulsjach (zwykle 2-10%). Mogą one powstawać spontanicznie przy optymalnych proporcjach składników i temperaturze, choć w praktyce do wytwarzania mikroemulsji stosuje się zwykle niską energię, taką jak ciepło lub mieszanie. Użycie mikroemulsji zwiększa absorpcję składników aktywnych, ponieważ środek powierzchniowo czynny i kosurfaktant zmniejszają funkcje ochronne warstwy rogowej naskórka. Ponadto, mikroemulsje mogą ułatwiać przezprzydatkowy transport zarówno związków hydrofilowych, jak i lipofilowych ze względu na powinowactwo do sebum. (9)

W ofercie Kaczmarek-Komponenty znajdują się stabilizowane za pomocą mikroemulsji nowatorskie surowce zawierające biotechnologiczne, wysokowartościowe związki aktywne fitoplanktonu. Uzyskane w opatentowanym procesie surowce kosmetyczne mają właściwości m.in. rozjaśniające, pobudzające syntezę kolagenu, spłycające zmarszczki, poprawiające owal twarzy czy zmniejszające worki i cienie pod oczami.

Technologia supramolekularnej enkapsulacji

Technologia supramolekularnej enkapsulacji polega na kapsułkowaniu cząsteczki substancji aktywnej do mikrokapsułek. Ciekawym przykładem jest wykorzystywanie do tej technologii supramolekularnych cieczy jonowych (substancji ciekłych składających się tylko z jonów) jako środka wzmacniającego strukturę mikrokapsułek. Wielkość cząstek w supramolekularnej cieczy jonowej wynosi 10-100 nm, dzięki czemu przy jej użyciu substancje czynne łatwiej przedostają się do naskórka. Skuteczność penetracji jest większa także ze względu na ich amfifilowy charakter. Po kapsułkowaniu supramolekularnym wzrasta także stabilność substancji oraz jej rozpuszczalność w wodzie. Ta technologia pozwala na powolne, kontrolowane uwalnianie substancji aktywnych, dzięki czemu nie pojawia się nagłe, wysokie stężenie substancji, które może podrażnić skórę. Znacznie poprawia to bezpieczeństwo i efekty. Kolejną zaletą jest poprawa wartości organoleptycznych. Gdy produkty mikrokapsułkowane są dodawane bezpośrednio do formulacji, wzrasta rozpuszczalność , co zapewnia lepsze odczucia na skórze.

Nasz katalog zawiera surowce przeciwzmarszczkowe i surowce nawilżające: retinol, retinal oraz ceramid NP, których właściwości użytkowe zostały poprawione za pomocą technologii supramolekularnej enkapsulacji. (10)

Istnieje wiele metod poprawy absorpcji składników aktywnych w kosmetykach. Surowce kosmetyczne wykorzystujące nowoczesne technologie pozwalają na zwiększenie efektywności działania kosmetyków, co przekłada się na lepsze rezultaty pielęgnacyjne i zadowolenie konsumentów.

Zapraszamy do kontaktu z naszymi wykwalifikowanymi doradcami handlowymi, którzy pomogą w doborze odpowiednich surowców kosmetycznych.

 

Autor: Hanna Szuflińska

____

  1. Hu X, He H. A review of cosmetic skin delivery. J Cosmet Dermatol. 2021 Jul;20(7):2020-2030. doi: 10.1111/jocd.14037. Epub 2021 Mar 9. PMID: 33655674.
  2. Raquel Costa, Lúcia Santos. Delivery systems for cosmetics – From manufacturing to the skin of natural antioxidants. Powder Technology, Volume 322. 2017, Pages 402-416, ISSN 0032-5910, https://doi.org/10.1016/j.powtec.2017.07.086.
  3. Lopes, L. B., J Garcia, M. T., & LB Bentley, M. V. (2015). Chemical penetration enhancers. Therapeutic Delivery, 6(9), 1053–1061. doi:10.4155/tde.15.61.
  4. Centini, Marisanna & Maggiore, Maria & Casolaro, Mario & Andreassi, Marco & Facino, Roberto & Anselmi, Cecilia. (2007). Cyclodextrins as cosmetic delivery systems. Journal of Inclusion Phenomena. 57. 109-112. 10.1007/s10847-006-9212-0.
  5. Ferreira, Laura, et al. „Cyclodextrin-based dermatological formulations: Dermopharmaceutical and cosmetic applications.” Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 221 (2023): 113012.
  6. Hougeir FG, Kircik L. A review of delivery systems in cosmetics. Dermatol Ther. 2012 May-Jun;25(3):234-7. doi: 10.1111/j.1529-8019.2012.01501.x. PMID: 22913440.
  7. Shegokar, R., & Müller, R. H. (2010). Nanocrystals: Industrially feasible multifunctional formulation technology for poorly soluble actives. International Journal of Pharmaceutics, 399(1-2), 129–139. doi:10.1016/j.ijpharm.2010.07.044
  8. Vidlářová, L., Romero, G. B., Hanuš, J., Štěpánek, F., & Müller, R. H. (2016). Nanocrystals for dermal penetration enhancement – Effect of concentration and underlying mechanisms using curcumin as model. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, 104, 216–225. doi:10.1016/j.ejpb.2016.05.004.
  9. Nastiti, C. M., Ponto, T., Abd, E., Grice, J. E., Benson, H. A., & Roberts, M. S. (2017). Topical nano and microemulsions for skin delivery. Pharmaceutics, 9(4), 37.
  10. Cosroma®, 2024. “Supramolecular Encapsulation Technology. Deliver actives and oils by supramolecular carriers” [prezentacja].