Przenikanie w głąb skóry.
Największym wyzwaniem kosmetologii XXI wieku jest zwiększenie biodostępności, a więc i przenikania składników aktywnych do skóry. W tym celu stosuje się wiele metod. W niniejszym artykule zaprezentowane są wybrane metody – skuteczne, sprawdzone, a zarazem już dostępne w zaawansowanych produktach kosmetycznych. Wykorzystując ich potencjał możemy osiągnąć spektakularne efekty pielęgnacyjne, zwłaszcza jeśli połączymy ze sobą kilka technik.
Warstwa rogowa naskórka (stratum corneum) jest barierą, która chroni organizm przed ingerencją szkodliwych czynników zewnętrznych oraz nadmierną ucieczką wody. Paradoksalnie jest to bardzo cienka, zwarta struktura białkowo lipidowa składająca się z zaledwie kilkunastu warstw martwych komórek (korneocytów) otoczonych cementem międzykomórkowym. Korneocyty stanowią około 70% całkowitej masy warstwy rogowej. Cement międzykomórkowy to ok. 20%, a woda stanowi zaledwie 10-13% jej masy.
Aby zrozumieć proces przenikania substancji przez warstwę rogową należy dokładnie przyjrzeć się jej budowie. Strukturę stratum corneum często porównuje się do muru (cegły + cement), w którym korneocyty (cegły) otoczone są bogatą w lipidy macierzą międzykomórkową (cement).
Naturalne drogi transportu przezskórnego:
- Transdermalna – przezkomórkowa – możliwa dla bardzo małych cząsteczek typu hydrofilowego po wcześniejszym uwodnieniu keratynocytów warstwy rogowej naskórka.
- Transepidermalna – międzykomórkowa – to wniknie substancji przez warstwę cementu międzykomórkowego. Przejście to musi być uprzedzone rozluźnieniem połączeń lipidowych między komórkami. Tą drogą przechodzą jedynie cząsteczki amfifilowe i liofilowe.
- Transfolikularna – droga przez przydatkowa – przenikanie przez przydatki polega głównie na wykorzystaniu mieszków włosowych, gruczołów łojowych i głębokich wpukleń. Właśnie ta droga umożliwia dotarcie substancji aktywnych, aż do warstwy siateczkowej skóry.
Badania pokazują, że w procesie biernej dyfuzji przez skórę nienaruszoną (nieuszkodzoną) substancje najczęściej przedostają się głębiej drogą międzykomórkową. Niewielki udział w procesie przenikania ma droga prowadząca prostopadle przez korneocyty oraz droga przez przydatki skórne (mieszki włosowe, ujścia gruczołów łojowych i potowych),
Przenikanie substancji odbywa się główną drogą międzykomórkową i polega na przemieszczaniu się cząsteczek substancji aktywnej przez struktury cementu międzykomórkowego, który ma specyficzny skład i bardzo uporządkowaną strukturę. Utworzony jest głównie z takich cząsteczek jak ceramidy, sterole i ich pochodne, kwasy tłuszczowe i fosfolipidy. Substancje te charakteryzują się budową amfifilową – składają się z dwóch fragmentów o przeciwstawnych właściwościach: części hydrofilowej (rozpuszczalnej w wodzie) i hydrofobowej (rozpuszczalnej w tłuszczach). Samorzutnie układają się one w dwuwarstwy: głowy hydrofilowe cząsteczek w jednej warstwie zwrócone są w kierunku głów hydrofilowych cząsteczek w kolejnej. W związku z tym cement międzykomórkowy ma typową budowę lamelarną (warstwową): warstwa lipofilowa (lipidowa) występuje na zmianę z hydrofilową (wodną).
Jeśli w kosmetyku znajdują się substancje rozpuszczalne w tłuszczach, dość łatwo penetrują obszary lipidowe, ale kiedy napotkają warstwę wodną, przenikają do niej bardzo niechętnie. Nawet jeśli pojedynczym cząsteczkom uda się dotrzeć głębiej, napotykają one na kolejne granice faz. Analogicznie zachowują się substancje rozpuszczalne w wodzie, dla których z kolei barierą są obszary lipidowe. Właśnie dzięki naprzemienności obszarów wodnych i lipidowych naskórek jest tak skuteczną barierą.
W procesie biernej dyfuzji – czyli nakładania substancji na nieuszkodzoną skórę bez żadnego wspomagania przenikania – substancje przenikają przez naskórek albo w niewielkim stopniu, albo w ogóle. Badania wskazują, że do warstwy rogowej mogą wnikać bardzo małe cząsteczki hydrofilowe (np. gliceryna, glikol propylenowy), oraz cząsteczki lipofilowe podobne do tych zawartych w cemencie międzykomórkowym (ceramidy, sterole, glicerydy, tokoferole, retinoidy, ubichinon itp.).
Zakłada się że w procesie biernej dyfuzji w zasadzie nie przenikają: substancje hydrofilowe: węglowodany, aminokwasy, peptydy, nukleotydy, elektrolity, oraz substancje wielkocząsteczkowe jak proteiny i ich hydrolizaty, glikozaminoglikany, kwasy nukleinowe).
Dla cząsteczek przekraczających ciężar powyżej 400 Daltonów, penetracja w głąb warstwy rogowej naskórka jest na tyle utrudniona że poziom tych substancji nie przekracza wymaganego terapeutycznego stężenia. Utrudnia to pełne pielęgnacyjne wykorzystanie na przykład kwasu hialuronowego czy kolagenu nie poddanego procesowi hydrolizy.
W kosmetologii stosuje się wiele zabiegów poprawiających biodystrybucję związków, wykorzystując różnego rodzaju zabiegi fizyko-chemiczne. Oto kilka metod zwiększenia biodostępności substancji aktywnych aplikowanych na skórę:
Złuszczanie jako usuwanie bariery
Podstawowym, chyba najbardziej oczywistym sposobem na poprawę przenikania składników aktywnych jest zmniejszenie grubości lub wręcz usunięcie bariery – warstwy rogowej naskórka. To nic innego jak różnego rodzaju peelingi eksfoliujące (złuszczające). W salonach kosmetycznych i gabinetach dermatologicznych stosuje się techniki mikrodermabrazji a także wykonuje peelingi aktywnymi enzymami i stężonymi kwasami w mieszaninach o niskim pH.
Biozgodna baza
Kolejnym sposobem zwiększana przenikania składników aktywnych jest odpowiednie konstruowanie baz kosmetyków. Najefektywniejsze i najbardziej bezpieczne są kosmetyki, które swoim składem i strukturą upodabniają się do cementu międzykomórkowego. Dzięki temu podobieństwu kosmetyk łatwo łączy się z naszym własnym cementem, wtapiając się w niego. Składniki aktywne mogą znaleźć się w całej objętości cementu, a więc również na granicy z żywą warstwą naskórka, skąd przedostają się do głębszych warstw skóry.
Okluzja
Maski i preparaty okluzyjne tworzą szczelną warstwę, która hamuje transepidermalną utratę wody (TEWL). Dzięki temu woda uciekająca z głębi skóry w pierwszej fazie powoduje pęcznienie korneocytów a następnie cząsteczki H2O wnikają do hydrofilowych obszarów cementu międzykomórkowego, powodując zwiększenie ich objętości. W konsekwencji zmienia się struktura cementu międzykomórkowego, a składniki łatwiej przedostają się do głębszych warstw skóry. Metoda ta daje bardzo dobre efekty przy pojedynczym stosowaniu, np. w gabinecie kosmetycznym, jednak nie może być stosowana bardzo często, gdyż powoduje „rozszczelnienie” i stałą, znacznie większą ucieczkę wody z naskórka.
Promotory przenikania
Promotory przenikania to substancje, które zmieniają strukturę cementu międzykomórkowego, zwiększające przepływ cząsteczek składników aktywnych do głębszych warstw skóry. Klasycznym przykładem są glikole (np. glikol propylenowy PG), który stosowany w odpowiednim stężeniu częściowo wchodzi pomiędzy warstwy lipidowe bariery naskórkowej. Ponieważ jest higroskopijny, przyciąga i wiąże ze sobą cząsteczki wody. Tym samym rozpycha dwuwarstwy w cemencie. Jeśli ikolu jest dużo, tworzą się tunele wodne, którymi przenikają substancje aktywne hydrofilowe. Także w tym przypadku zwiększenie przenikania jest znaczne, jednak, jeśli taki promotor stosujemy regularnie, np. w codziennej pielęgnacji, to cały czas zmieniamy strukturę warstwy rogowej i permanentnie ją „rozszczelniamy”.
Nowoczesne nośniki
Bardzo ciekawą i prężnie rozwijającą się metodą zwiększania przenikania składników aktywnych jest stosowanie nośników.
Pierwszymi stosowanymi na szeroką skalę nośnikami były liposomy o średnicy 120-200 nm.
Okazuje się bowiem, że aby nośnik miał możliwość transportowania substancji do głębszych warstw skóry, musi mieć wymiary mniejsze niż przestrzenie międzykomórkowe, czyli przynajmniej jeden z jego wymiarów nie powinien przekraczać 40 nm.
W Kolagenie Vege wykorzystano aminokwasy zakotwiczone na nośniku polisacharydowym. W środowisku lekko kwaśnym dochodzi do uwolnienia protein na granicy warstwa lipidowa – uwodniona warstwa skóry. Wykorzystując fakt, że bariera lipidowa posiada odczyn lekko kwaśny, (co chroni naskórek przed bakteriami, grzybami, szkodliwymi czynnikami chemicznymi), naturalne glikoproteiny mogą ulec dezintegracji w raz z uwolnieniem pożądanych protein. Kolagen Vege dostarcza zarówno wolnych aminokwasów jak również zwiększających biodostępność aminokwasów w postaci glikoprotein pochodzenia roślinnego.
Mikronakłuwanie
W gabinetach kosmetycznych i dermatologicznych stosuje się również metody fizyczne w celu promowania przenikania i zwiększania skuteczności preparatów nakładanych na skórę. Na uwagę zasługuje tutaj znana i stosowana od kilkunastu lat sonoforeza oraz jontoforeza zwiększająca transport substancji o budowie jonowej. Dzięki perforacji warstwy rogowej naskórka (w czasie jednego zabiegu powstaje ponad 250 tysięcy mikrokanalików) przenikanie substancji nakładanych na skórę zwiększa się od 400 do 1000 razy. To wynik fenomenalny, nieporównywalny z innymi metodami. Do zwiększania przenikania składników aktywnych wystarczy stosować rollery z igłami o najkrótszej długości 0,2 mm, które „dziurawią” barierę – stratum corneum.
Poprawa przenikania składników aktywnych przez warstwę rogową naskórka ma na celu coraz efektywniejsze wykorzystanie potencjału aktywnych składników kosmetyków. Nie jest to niestety proste – recepturę kosmetyku należy zaprojektować inteligentnie, tak, aby promowane było przenikanie substancji pożądanych, nie dochodziło do trwałych zmian w warstwie rogowej naskórka. Zarówno złuszczanie, okluzja, stosowanie promotorów czy mikronakłówanie, należą do technik inwazyjnych, powodujących niewielkie zmiany w strukturze skóry/warstwie rogowej. Mogą przyczynić się do póżniejszego zwiększenia utraty wody poprzez rozszczelnienie struktury statum coreum. Wymienione sposoby można stosować okresowo lub sporadycznie, jednak nie zaleca się ich do codziennej pielęgnacji. Dlatego zastosowanie nowoczesnych nośników substancji aktywnych oraz biozgodnej bazy wydaje się być najbardziej obiecującą drogą w celu polepszenia skuteczności kosmetyku.
Literatura:
dr n. chem. Małgorzata Chełkowska, Jolanta Zwolińska,” Bariera naskórka pokonana” Portal: © 2017 LNE Edycja Polska , [dostęp:20.02.2019], https://lne.pl/pielegnacja/bariera-naskorka-pokonana