Skuteczność działania preparatów pielęgnacyjnych, czyli witamina C60 w kosmetykach

 

W dzisiejszych czasach producenci kosmetyków prześcigają się w oferowaniu konsumentom produktów o przeróżnych właściwościach.

Na rynku jest wiele kremów przeciwzmarszczkowych, nawilżających, czy wygładzających. Trudno czasami nadążyć nad pomysłami kreatywnych specjalistów działów R&D, którzy co chwilę pokazują nam swoje nowości. Ledwo uda nam się zapoznać z właściwościami najnowszego olejku do pielęgnacji ciała, a już pojawia się dziesięć innych z których każdy jest „lepszy od drugiego”.

Zjawisko to jest oczywiście bardzo korzystne dla każdego z nas i nic nie wskazuje na to, aby te trendy rynkowe zostały odwrócone. Pojawia się jednak zasadnicze pytanie: „czy to co jest napisane na kosmetykach faktycznie jest tym czego oczekujemy?” Czy krem przeciwzmarszczkowy naprawdę wygładzi nam zmarszczki? A jeśli tak - to jak bardzo? O 50% czy może o 5%? A może o inną wartość - no właśnie jaką? Czy jest to jakoś potwierdzone?
Te i wiele innych pytań zadaje sobie coraz więcej konsumentów. Dzięki większej świadomości nie kupujemy już po prostu „kremu nawilżającego do twarzy” - my po prostu chcemy kosmetyk, który naprawdę nawilży nam skórę. Mało tego - nawilży nam skórę tak, żebyśmy sami byli zadowoleni z efektów. A wtedy wartości wzrostu poziomu nawilżenia mają znaczenie drugorzędne. Tylko skąd będziemy wiedzieć że dany krem faktycznie spełni nasze oczekiwania?

SKUTECZNOŚĆ KOSMETYKÓW - TEORETYCZNA CZY PRAKTYCZNA?
Oczywiście mamy Rozporządzenie WE nr 1272/2009 dotyczące kosmetyków i na pewno każdy producent kosmetyków dokładnie je zna i stosuje się do wszystkich wymagań, albo przynajmniej powinien. Mamy przecież deklaracje marketingowe, które są w jakiś sposób potwierdzane np. poprzez badania ankietowe, które jednak dają dość subiektywne wyniki i często są zawyżane i w gruncie rzeczy mało wiarygodne. Są oczywiście wyniki badań z wykorzystaniem aparatury pomiarowej a w szczególności światowej klasy urządzeniami Couraga & Khazaka, które są używane przez światowe marki kosmetyczne. W tym przypadku bardzo trudno polemizować z uzyskanymi wynikami, choć niewątpliwie wiele zależy od właściwego doboru probantów, czy rzetelności w wykonaniu pomiarów. Jest to jednak w tym momencie jedno z najlepszych rozwiązań kosmetologii, które pozwala przekonać Klienta do skuteczności danego kosmetyku.

Najbardziej wiarygodne są wyniki badań surowców kosmetycznych, w szczególności składników aktywnych pozyskanych od najlepszych dostawców, którzy wydają miliony dolarów na badania wdrożeniowe i ocenę ich skuteczności przy określonym stężeniu. W tym przypadku każdy konsument jest (a może raczej powinien być) przekonany, że kosmetyk z zawartością konkretnej substancji aktywnej o zadanym stężeniu, będzie działał w określony sposób. Trudno oczywiście nie dać wiary w szereg wyników badań in vitro czy in vivo przeprowadzonych przez światowej klasy specjalistów, dysponujących niemal nieograniczonym budżetem oraz najlepszą aparaturą pomiarową. Tym bardziej, że często wyniki badań odnoszą się do gotowego kosmetyku z zawartością składnika aktywnego, a nie tylko do działania samego surowca. Niemal każdy składnik aktywny posiada dokumentację, która potwierdza jego działania w kosmetyku przy zachowaniu określonego stężenia i producenci bardzo często z nich korzystają. Tylko czy aby na pewno?

WITAMINA E - MODELOWY PRZYKŁAD DZIAŁANIA PRZECIWSTARZENIOWEGO
Weźmy np. najpowszechniejszy obecnie antyoksydant - witaminę E w postaci α-tokoferolu, który jest najbardziej reaktywną formą witaminy E. Można przyjąć, że aktywność biologiczna α-tokoferolu wynosi 1.5 IU (1 mg dl α-tokoferolu = 1.5IU). Można także przyjąć, że najmniejsza dawka α-tokoferolu potrzebna skórze to ok. 0.03IU/2.5cm2 skóry. Dodając do tego że średnie stężenie tej formy witaminy E w kosmetyku to 10-500 IU (co odpowiada 7-330 mg/g α-tokoferolu) możemy zaprojektować idealny kosmetyk o właściwościach przeciwrodnikowych wykorzystując proste obliczenia analityczne i znajomość surowca.

Idąc dalej - jeśli zastosujemy odpowiednią formę witaminy E (np. w postaci α-tokoferolu) w odpowiednim stężeniu w danym kosmetyku, to możemy mieć „prawie” pewność, że skuteczność przeciwrodnikowa tego produktu będzie dla nas najbardziej odpowiednia. Pojawia się jednak zasadnicze pytanie - czy producenci badają zawartość witaminy E w swoim własnym kosmetyku i jego skuteczność przeciwrodnikową, aby potwierdzić, że jej stężenie jest dobrane idealnie pod względem działania antyoksydacyjnego? Otóż prawdopodobnie nie. Wynika to z wielu czynników (również kosztowych), ale przede wszystkim wpływ na to mają dokumenty uzyskane od dostawców, którzy potwierdzili skuteczność surowca aktywnego w danej recepturze w określonym stężeniu. Badania były jednak prowadzone albo na 100% surowcu, albo w recepturze zaprojektowanej przez dział Badań i Rozwoju dostawcy - a receptura kosmetyku jaki pojawia się na półce w sklepie jest zupełnie inna. To sprawia, że możemy jedynie domniemywać, że w tym konkretnym kosmetyku z określoną zawartością surowca aktywnego jego skuteczność eliminacji wolnych rodników dzięki witaminie E będzie taka, jaką założył dostawca komponentu. Bez badań jednak trudno to w pełni potwierdzić.

LINIA KOSMETYKÓW „COSSI FULEREN” - SPRAWDZONA SKUTECZNOŚĆ
Nie bez przyczyny, jako przykład surowca aktywnego, do porównania wskazano witaminę E o silnych właściwościach przeciwstarzeniowych. Stworzona na bazie szungitu - kosmicznego minerału o wysokiej zawartości naturalnych fulerenów linia kosmetyków Cossi Fuleren cechuje się również wysoką aktywnością zwalczania wolnych rodników. W przeciwieństwie do witaminy E - antyoksydacyjne działanie zawdzięczają właśnie fulerenom - cząsteczkami węgla o budowie przypominającej „piłkę futbolową”. Powszechnie znane są właściwości zarówno szungitu jak i fulerenów, których skuteczność przeciwrodnikowe jest 1000-krotnie większa niż witaminy E. Czy jednak faktycznie zastosowanie szungitu i naturalnych fulerenów sprawia, że mamy do czynienia z kosmetykami o niezwykle wysokiej skuteczności? Pokazały to wyniki badań kosmetyków, w których zastosowano zarówno szungit w postaci stałej jak i „wodę szungitową” - wodę o niezwykłych właściwościach z zaabsorbowanymi naturalnymi fulerenami.

Powszechnie wiadomo jaką moc mają fulereny i nie trzeba nikogo przekonywać o ich wysokiej skuteczności, zarówno pielęgnacyjnej jak i leczniczej. Wyniki badań przeprowadzone na kosmetykach linii Cossi Fuleren udowodniły występowanie fulerenów w określonym stężeniu oraz brak ich maskowania przez inne surowce, które mogłyby spowodować obniżenie ich skuteczności.

BADANIE XRD
Pierwszym badaniem było potwierdzenie, że surowiec jaki wykorzystano przy projektowaniu linii kosmetyków Cossi Fuleren to szungit. Aby określić jakie właściwości ma szungit oraz które z nich mogą być użyteczne w kosmetykach określono skład pierwiastkowy i mineralogiczny surowca. Powszechnie wiadomo, że szungit oprócz zawartości naturalnych fulerenów zawiera wiele cennych mikro i makroelementów, które są niezbędne przy pielęgnacji, szczególnie cery wrażliwej i wymagającej odbudowy. W tym celu wykonano badanie krystalograficzne z wykorzystaniem dyfrakcji rentgenowskiej przy użyciu dyfraktometru Empyrean wyposażonego w detektor PIXel3D firmy Panalytical. Stwierdzono, że oprócz fazy amorficznej (głównie w postaci węgla) szungit zawiera fazę krystaliczną, która składa się głównie z SiO2 o strukturze α-kwarcu (wagowo około 91 % zidentyfikowanej części krystalicznej).

Wykres 1: Wykres składu fazowego sproszkowanego szungitu

Pozostałe krystaliczne fazy mniejszościowe dają refleksy o intensywności nie przekraczającej 0.5% najsilniejszego piku od SiO2, z których większość udało się zidentyfikować jako pochodzące od krzemianów glinowo-potasowych: muskowitu (KH2Al3Si3O12) i/lub illitu (KH2Al2Si4O12). Ze względu na czułość metody nie udało się jednak jednoznacznie potwierdzić występowania w próbce obecności Albitu (NaAlSi3O8) i Krystobalitu. powyższe badania są zgodne z danymi literaturowymi odnośnie występowania w szungicie zidentyfikowanych minerałów.

Wykres 2: Analiza faz mniejszościowych szungitu

Występowanie fazy amorficznej potwierdzono dzięki występowaniu podwyższonego i poszerzonego tła na kątach 20°-30° (lampa Cu Kα). Faza ta prawdopodobnie nie stanowi większości materiału (w takim przypadku intensywność amorficznego „halo” nakrywałaby się mocniej z refleksami od krzemionki). Położenie maksimum tego podwyższenia jest podobne do raportowanych refleksów d002 typowych dla szungitów . W tym przypadku d002 wynosi około 3.4 Å. (Anksztrema). BADANIE

SKŁADU MINERALOGICZNEGO
Analizę składu pierwiastkowego wykonano techniką EDS (Energy Dispersive Spectrometry) oraz XPS (X-ray Photoelectron Spectrometry). Zastosowanie mikroskopii elektronowej wraz z mapowaniem składu pierwiastkowego (EDS) pozwoliło na analizę próbki w formie bryły. Wyniki składu pierwiastkowego przedstawiono poniżej:

Obraz 1: Wynik badania pierwiastkowego szungitu w formie bryły wraz z mapowaniem powierzchni.

Wykonano również mapowanie powierzchni. Nie stwierdzono jednak żadnych korelacji z konkretnym miejscem na badanym obszarze.

Obraz 2: Wyniki mapowania powierzchni w zależności od analizowanego pierwiastka

Drugą technikę, którą wykorzystano do analizy składu pierwiastkowego szungitu to metoda XPS - wysokorozdzielczej spektroskopia fotoelektronów, która analizuje skład z powierzchni do głębokości około 20 nm. Badanie wykonano zarówna dla bryły jak i dla próbki sproszkowanej. Wykres 3:

Wyniki analizy XPS

Dla próbki sproszkowanej uzyskano skład podobny do EDS, ale nie stwierdzono zawartości glinu (Al.) za to zidentyfikowano w niewielkiej ilości rzadkiego pierwiastka rodu (Rh). Na powierzchni było więcej węgla, a mniej żelaza (Fe). Energia wiązania żelaza (712 eV) wskazuje, że występuje on w postaci hematytu Fe2O3, a krzem w postaci SiO2 (energia wiązania - 103,4 ev.) W próbce wykryto także takie pierwiastki jak potas, siarka czy niob.

Tabela 1: Skład pierwiastkowy szungitu w zależności od metody i charakteru próbki (%)

Niniejsze badania pokazały, w jaki sposób należy przygotować próbki szungitu stosowanego do produkcji kosmetyków, aby wyodrębnić w nich najwyższe stężenie fulerenów będących głównie w fazie amorficznej oraz selektywne mikro i makroelementy w zależności od funkcji danego kosmetyku.

FULERENY W ANALIZOWANYCH PRÓBKACH
Aby określić występowanie fulerenów w pobranych próbkach zastosowano techniki spektroskopii w podczerwieni (IR oraz FTIR). Ponieważ fulereny są alotropową odmianą węgla należało wykazać, które widma pochodzą od węgla amorficznego (np. sadzy czy grafitu), a które od struktur uporządkowanych (fulerenów czy diamentu). W tym celu oznaczano energię wiązań związków węglowych dających charakterystyczne widma. Oznaczono trzy zasadnicze pasma pochodzące od 3 grup związków węglowych. Linia węgla o energii wiązania 284.0 eV (elektronowoltów) to węgiel amorficzny, który dominuje w bryłce, węgiel przesunięty do energii 285.9 eV to węgiel związany z tlenem poprzez wiązania C=O (grupy karbonylowe) lub wiązania C-OH (grupy hydroksylowe). Trzecia linia węgla przesunięta o około 0.6 -0.8 eV od węgla amorficznego jest charakterystyczna dla węgla uporządkowanego, np. fulerenów czy diamentu.

Wykres 4: Analiza energii wiązań związków węglowych

W przypadku kosmetyków, w których dominującym składnikiem jest woda (produkty detergentowe, toniki, emulsje itp.) niezwykle ważne było oznaczenie fulerenów w próbce „wody szungitowej”. Próbkę szungitu umieszczono w zlewce, a następnie zalano ją wodą destylowaną. Po 96 godzinach absorpcji fulerenów i składników mineralnych przez wodę, próbkę odfiltrowano oraz poddano analizie spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR). Widma IR wody destylowanej oraz wody po absorpcji fulerenów zestawiono na jednym wykresie oraz poddano analizie:

Wykres 5: Analiza widma IR dla próbki wody destylowanej (zielona) i wody szungitowej (fioletowa).

Badanie z wykorzystaniem spektroskopii ramanowskiej wykazało, że większościową fazą badanego materiału jest SiO2. Badany minerał jest niejednorodny i udało się w kilku miejscach zarejestrować bardzo niewielkie sygnały od struktur grafenowopodobnych, co jest charakterystyczne dla fulerenów (dwa piki położone ~1300 -1600 cm-1). Stwierdzono, że większość węgla występuje w formie amorficznej, a jedynie na krawędziach próbki można zidentyfikować węglany. Stwierdzono również obecność sygnału pochodzącego od hematytu (~250 cm-1). Dokonano także porównania widma FTIR wody szungitowej oraz widma FTIR dla grafitu (G) i grafenu w postaci tlenku grafenu (GO) oraz redukowanego termicznie tlenku grafenu (rGO)

Wykres 6: Widmo FTIR wody szungitowej

Wykres 7: Widma FTIR grafitu (G), tlenku grafenu (GO) oraz redukowanego termicznie tlenku grafenu (rGO)

Charakterystyczne piki dla struktur grafenowych dowodzą, że w próbce znajduje się nie tylko węgiel w postaci amorficznej, ale także węgiel w postaci uporządkowanej co jest charakterystyczne dla struktur fulerenowych, czy diamentowych. Prowadzone są dalsze badania kosmetyków linii Cossi Fuleren zawierających wodę szungitową lub szungit w postaci stałej, a ich wyniki zostaną opublikowane niebawem.

PODSUMOWANIE
Cechą charakterystyczną dla szungitu jest zawartość naturalnych fulerenów o bardzo silnych właściwościach antyoksydacyjnych przy bardzo niskich stężeniach. Ich zawartość w minerale często nie przekracza 10ppm. Efekty działania fulerenów przy takich stężeniach zostały szeroko opisane w literaturze. Celem niniejszych badań było wykazanie, że fulereny będą także niezwykle skuteczne w zaprojektowanych kosmetykach mimo niewielkiego stężenia. Nie tracą one swoich właściwości ani pod wpływem temperatury, ani pod wpływem innych procesów, jakie towarzyszą produkcji kosmetyków. Można, a nawet często trzeba polegać na deklaracjach marketingowych kosmetyków, ale często rzeczywistym potwierdzeniem skuteczności danego składnika czy preparatu są właśnie badania naukowe.

 

Badania przeprowadzono we współpracy z Wrocławskim Centrum Badań EITPLUS, Laboratorium Badań Rentgenowskich i Elektronomikroskopowych Instytutu Fizyki Polskiej Akademii Nauk oraz Pracownią Technologii Organicznych Materiałów Funkcjonalnych Wydziału Chemii Uniwersytetu Warszawskiego

Mgr Inż. Grzegorz Sychowski, absolwent Wydziału Technologii Chemicznej Politechniki Krakowskiej, Dyrektor ds. Technologicznych, koordynator procesu wdrażania na rynek produktów marki Cossi Fuleren na bazie naturalnej witaminy C60

Mogą Cię również zainteresować