O penetracji składników aktywnych | Kiedy nakładamy preparat kosmetyczny na skórę, pragniemy osiągnąć jak najlepszy efekt. Zarówno w pielęgnacji gabinetowej, jak i domowej. Budowa anatomiczna ludzkiej skóry stawia nam jednak pewne ograniczenia. Jakie? Czy jesteśmy w stanie je pokonać? W jakim stopniu? Na te i inne pytania odpowiada kosmetolog Anna Kamm.

Skóra jest największym organem człowieka oraz jednocześnie pierwszą barierą, chroniącą narządy wewnętrzne przed działaniem środowiska zewnętrznego. Osiągnięcie konsensusu między zachowaniem funkcji ochronnej wierzchnich warstw naszej skóry a maksymalizacją działania nałożonych kosmetyków spędza sen z powiek wielu osób ze świata nauki. Na szczęście dzisiejsze możliwości technologiczne pozwalają z jednej strony lepiej poznawać budowę skóry, a z drugiej tworzyć substancje o optymalnej aktywności biologicznej oraz wysokiej skuteczności, które będą transportowane głęboko w warstwy naskórka. Poznanie mechanizmu funkcji naskórka to część wyzwania przy projektowaniu receptur kosmetyków. Jednym z głównych problemów jest uzyskanie optymalnej penetracji składników aktywnych, a także potwierdzenie ich skuteczności.

Drogi do wnętrza

Przenikanie preparatu nałożonego na nieuszkodzoną skórę bez jego wspomagania nazywamy procesem biernej dyfuzji. Niestety, w wyniku tego zjawiska substancje przenikają przez naskórek albo w niewielkim stopniu, albo w ogóle. Substancje aktywne zawarte w kosmetykach mogą wnikać przez naskórek na dwa sposoby – poprzez warstwę rogową naskórka oraz przez przydatki skórne, tj. gruczoły potowe, łojowe oraz mieszki włosowe. Transport substancji aktywnych przez warstwę rogową do jej głębszych warstw może odbywać się:

– drogą intercelularną – pomiędzy komórkami naskórka, przez lipidy cementu międzykomórkowego;
– drogą transcelularną – poprzez komórki naskórka, korneocyty.

Badana nad efektywnością tych dróg wskazują, że lipidowy charakter warstwy rogowej stanowi barierę dla większości cząsteczek. Wynika z tego, że droga intercelularna (międzykomórkowa) jest dla związków efektywniejsza niż droga transcelularna (przezkomórkowa). Niewielki udział w procesie przenikania ma droga przezkomórkowa, czyli prostopadle przez korneocyty, i droga przez przydatki skóry, gdyż ich powierzchnia to zaledwie około 2 proc. powierzchni skóry. Przenikanie skuteczniejszą drogą międzykomórkową polega na przemieszczaniu się substancji aktywnej przez struktury cementu międzykomórkowego. Ma on specyficzny skład i uporządkowaną strukturę. Stworzony jest głównie z ceramidów, steroli, kwasów tłuszczowych i fosfolipidów. Substancje te ze względu na właściwości swojej budowy tworzą strukturę warstwową cementu międzykomórkowego – warstwa lipofilowa (lipidowa) występuje na zmianę z hydrofilową (wodną). Taka struktura ma istotne znaczenie dla procesów przenikania.

Składniki aktywne

Jeśli w kosmetyku znajdują się substancje rozpuszczalne w tłuszczach, to łatwo przechodzą przez obszary lipidowe, ale kiedy napotkają warstwę wodną, przenikają do niej trudniej. 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 ochroną.

Do warstwy rogowej, do pewnego stopnia, mogą wnikać lub przez nią przenikać:

• bardzo małe cząsteczki hydrofilowe, np. gliceryna, glikol propylenowy,
• cząsteczki lipofilowe podobne do tych zawartych w cemencie międzykomórkowym, czyli np.: ceramidy, sterole, glicerydy, tokoferole, retinoidy, ubichinon.

W procesie biernej dyfuzji w zasadzie nie przenikają:

• substancje hydrofilowe: węglowodany, aminokwasy, peptydy, nukleotydy, elektrolity,
• substancje wielkocząsteczkowe, np. proteiny i ich hydrolizaty, glikozaminoglikany, kwasy nukleinowe.

Jeżeli cząsteczka ma ciężar powyżej 3000 daltonów, to jest za duża, żeby przeniknąć przez warstwę rogową. Utrudnia to pełne pielęgnacyjne wykorzystanie tak popularnej substancji nawilżającej jak kwas hialuronowy.

Badania prowadzone na modelach skórnych dają przybliżone informacje o poziomach przenikania do skóry substancji aktywnych często stosowanych w kosmetykach:

• retinol < 5 proc.,
• witamina C < 1 proc.,
• aminokwasy < 1 proc.,
• peptydy < 1 proc.,
• wielko- i średniocząsteczkowy kwas hialuronowy 0 proc.,
• kolagen 0 proc.

Oznacza to, że składniki aktywne aplikowane na powierzchnię skóry pozostają na jej powierzchni i nie wykorzystuje się ich potencjału, nawet jeśli występują w kosmetyku w dużych stężeniach. Bariera naskórka pozostaje dla nich praktycznie nie do pokonania.

Dotrzeć głębiej

Wyzwaniem nowoczesnej kosmetologii jest zwiększenie biodostępności preparatów, które stosujemy w trakcie procedur zabiegowych. Możemy w tym celu zastosować kilka technik. Efektywniejsze będzie oczywiście połączenie kilku metod działania. Złuszczanie – ścieńczanie warstwy barierowej Podstawowym sposobem na zwiększenie przenikania składników aktywnych jest usunięcie bariery – części warstwy rogowej naskórka, czyli tzw. eksfoliacja. W salonach kosmetycznych mamy szeroki zakres zabiegów pozwalających na złuszczenie, to m.in. mikrodermabrazja oraz pilingi aktywnymi enzymami i stężonymi kwasami w mieszaninach o niskim pH. Oprócz złuszczenia także stymulują głębsze warstwy naskórka do odnowy. Okluzja Maski tworzące na powierzchni skóry szczelną warstwę, tzw. okluzję, hamują transepidermalną utratę wody (TEWL). Woda uwalniająca się z głębi naskórka, nie mogąc odparować, w pierwszej fazie powoduje pęcznienie korneocytów, a następnie wnika do hydrofilowych obszarów cementu międzykomórkowego, powodując zwiększenie jego objętości. Zmienia się struktura cementu międzykomórkowego, a składniki łatwiej przedostają się do głębszych warstw skóry. Wskazana jest ostrożność. Okluzja stosowana zbyt często może w konsekwencji dać efekt znacznie większej utraty wody z naskórka. Mikronakłuwanie Mikroperforacja naskórka okazała się nie tylko stymulatorem procesów regeneracyjnych, ale także skutecznie poprawia przenikanie substancji nakładanych na skórę. W trakcie jednego zabiegu powstaje ponad 250 tysięcy mikrokanalików, pozwalających efektywnie wniknąć substancjom w głębokie warstwy. Ta metoda ma również dwie twarze. Po mikronakłuwaniu zwiększa się przenikanie nie tylko składników aktywnych, ale także wszystkich innych składników preparatu aplikowanego na skórę. Dlatego, aby uniknąć powikłań, należy zwrócić szczególną uwagę na pielęgnację okołozabiegową i wybierać preparaty przeznaczone specjalnie do tego celu. Wykorzystanie jonów Od wielu lat metoda sonoforezy lub jontoforezy skutecznie poprawia zdolność przenikania substancji o odpowiedniej budowie jonowej. Biozgodna baza Odpowiednie zaprojektowanie receptury kosmetyku i jego bazy zwiększa zdolność przenikania składników aktywnych. Baza kosmetyku powinna zawierać takie surowce, które będą wspomagać przenikanie substancji aktywnych, będą odpowiednio rozluźniać strukturę cementu międzykomórkowego oraz w odpowiednim stopniu uwadniać warstwę rogową.

Substancje aktywne zawarte w kosmetykach mogą działać na powierzchni skóry, w warstwie rogowej naskórka, a nawet w żywych tkankach naskórka i skóry właściwej. Ostateczny efekt zależy od zdolności działania składnika na poziomie molekularnym, od kinetyki wnikania i dystrybucji w skórze.

Najefektywniejsze i najbardziej bezpieczne są kosmetyki, które swoim składem i strukturą upodabniają się do cementu międzykomórkowego, wręcz go odtwarzają. Dzięki temu podobieństwu kosmetyk łatwo łączy się z naszym własnym cementem.

Promotory przenikania

Wprowadzenie do składu kosmetyku tzw. promotorów przenikania skutecznie poprawia przenikanie substancji aktywnych. Działając w sposób odwracalny, zaburzają strukturę lipidową warstwy rogowej naskórka, czyniąc ją bardziej przepuszczalną. Do promotorów przenikania możemy zaliczyć kwasy organiczne – salicylowy, cytrynowy, kwasy tłuszczowe, alkohole, mocznik, olejki eteryczne i pochodne mentolu. Dobrym przykładem promotora jest glikol propylenowy. Zastosowany oczywiście w odpowiednim stężeniu częściowo wchodzi pomiędzy warstwy lipidowe bariery naskórkowej. Ponieważ jest higroskopijny, przyciąga i wiąże ze sobą cząsteczki wody. Jeśli jest go dużo, tworzą się tunele wodne, którymi przenikają substancje aktywne hydrofilowe. Stosowanie jednak takich składników na co dzień może dać niepożądane efekty. Jeżeli permanentnie zmieniamy strukturę warstwy rogowej i rozszczelniamy ją, możemy osiągnąć odwrotny efekt, czyli zwiększoną ucieczkę wody z naskórka. Promotory transportu powinny być nietoksyczne i co najważniejsze – działać w sposób odwracalny. Oznacza to, że po wniknięciu przez warstwę rogową struktura skóry powinna wrócić do pierwotnego stanu.

Nośniki substancji aktywnych

Jednymi z pierwszych stosowanych nośników były liposomy. Ostatnie badania pokazują jednak, że ze względu na wielkość mogą pokonać zaledwie kilka pierwszych warstw naskórka. Okazuje się zatem, że aby nośnik miał możliwość transportowania substancji do głębszych warstw skóry, musi mieć wymiary mniejsze niż przestrzenie międzykomórkowe. Konwencjonalne liposomy dzisiaj są zastępowane nowoczesnymi nośnikami, takimi jak nanocząsteczki, które ze względu na rozmiar są w stanie wniknąć w kanały pomiędzy korneocytami i transportować składniki aktywne.

Substancje aktywne – Podsumowanie

Substancje aktywne zawarte w kosmetykach mogą działać na powierzchni skóry, w warstwie rogowej naskórka, a nawet w żywych tkankach naskórka i skóry właściwej. Ostateczny efekt zależy jednak od zdolności działania składnika na poziomie molekularnym, od kinetyki wnikania i dystrybucji w skórze. Podejmując decyzję o wyborze preparatów czy też linii zabiegowej dla klientów gabinetu kosmetycznego, należy zwrócić szczególną uwagę, jakie badania przeszły pod kątem przenikania substancji aktywnych w głąb skóry. Nowoczesne laboratoria wyposażone w możliwości badań in vitro z użyciem imitacji ludzkiej skóry lub żywych próbek są w stanie przekazać nam podstawowe informacje, jak wygląda transport w głąb skóry interesujących nas substancji.

BUDOWA SKÓRY

Aby zrozumieć proces przenikania substancji przez warstwę rogową skóry, należy dokładnie przyjrzeć się jej budowie. Ludzka skóra składa się z trzech warstw: naskórka, skóry właściwej i tkanki podskórnej. Naskórek to najbardziej zewnętrzna warstwa skóry, pełniąca funkcje ochronne, a także zapobiegająca utracie wody. Zbudowany jest z pięciu warstw komórek znajdujących się w różnych stadiach różnicowania, to warstwy: podstawna, kolczysta, ziarnista i rogowa. Na styku warstwy rogowej i ziarnistej znajduje się cienka warstwa jasna. Ostatnią zewnętrzną warstwę skóry (tzw. stratum corneum) stanowią najbardziej spłaszczone komórki nazwane korneocytami. Strukturę warstwy rogowej naskórka często porównuje się do muru. Paradoksalnie jest to bardzo cienka i zwarta struktura białkowo-lipidowa. Grubość naskórka to tylko 10–20 mm przy 10–25 warstwach korneocytów otoczonych cementem międzykomórkowym. Korneocyty stanowią około 70 proc. całkowitej masy warstwy rogowej. Cement międzykomórkowy to około 20 proc., a woda stanowi zaledwie 10–13 proc. jej masy. Stworzona przez nie bariera o lipofilnym charakterze okazuje się być nie do pokonania dla wielu związków.