Składniki biologicznie czynne stanowią integralną część wszelkiego rodzaju ekstraktów, nalewek i wyciągów roślinnych tak powszechnie stosowanych w różnego rodzaju produktach kosmetycznych. Są to związki, takie jak np. flawonoidy czy retinoidy, wywierające wpływ na szereg procesów fizjologicznych zachodzących w skórze i odgrywające bardzo ważną rolę w przebiegu ważnych szlaków metabolicznych.
    Pomimo szerokiego zastosowania składników biologicznie aktywnych w produktach kosmetycznych, bardzo często pomijany jest problem związany z transportem przeznaskórkowym tych związków. W tym momencie należy zwrócić uwagę na fakt, że zdolność substancji do pokonywania bariery, jaką stanowi warstwa rogowa naskórka, w dużym stopniu determinuje jej działanie kosmetyczne. Innymi słowy, substancja oprócz tego, że w badaniach in vitro wykazuje określoną aktywność biologiczną musi jeszcze posiadać zdolność dotarcia do odpowiedniego obszaru skóry, w którym powinna działać.

Metody badań
    Istnieje wiele metod badawczych pozwalających określić możliwości penetracyjne związku w danym układzie. Ze względu na trudności w prowadzeniu badań in vivo dużą część eksperymentów prowadzi się w układach modelowych in vitro. Należy jednak pamiętać, że czasem są układy dość daleko odbiegające od realnych warunków panujących w poszczególnych obszarach skóry. Badania in vivo są dość trudne do przeprowadzenia, bowiem wymagają dość dużej liczby probantów, czułych metod analitycznych, a wyniki otrzymane w ten sposób, z powodu różnic osobniczych poszczególnych probantów, mogą charakteryzować się dość dużym rozrzutem.

Budowa warstwy rogowej naskórka
    Aby móc lepiej zrozumieć problem transportu przeznaskórkowego, należy przyjrzeć się uważniej strukturze warstwy rogowej naskórka (stratum corneum). Składa się ona z od 10 do 25 warstw martwych, skeratynizowanych komórek zwanych korneocytami. Przestrzenie pomiędzy korneocytami wypełnia cement międzykomórkowy, w skład którego wchodzą m.in ceramidy, cholesterol, siarczan cholesterylu, wolne kwasy tłuszczowe i węglowodory. Jest to struktura o wysokim stopniu organizacji, stanowiąca barierę lub ograniczająca penetrację wielu substancji. Mechaniczne usunięcie warstwy rogowej naskórka prowadzi do drastycznego wzrostu szybkości wnikania substancji w skórę.

Wnikanie substancji przez skórę
    W zależności od własności substancja czynna może wybrać dwie drogi pokonywania bariery, jaką stanowi warstwa rogowa naskórka: drogę międzykomórkową – substancja „klucząc” pomiędzy komórkami przenika przez cement komórkowy bądź drogę przezkomórkową – przez cement międzykomórkowy i korneocyty, prostopadle do powierzchni skóry (rys. 1).

    Oprócz opisanej drogi możliwe jest także wnikanie substancji przez przydatki skórne, które jednak stanowią niewielką część powierzchni skóry – droga ta ma niewielki udział w procesie przenikania składników kosmetycznych przez warstwę rogową naskórka. Proces transportu przeznaskórkowego substancji egzogennych jest procesem bardzo złożonym i skomplikowanym, zależnym od bardzo wielu czynników.

Rys. 1.
Możliwe drogi wnikania substancji czynnej przez warstwę rogową naskórka

Czynniki wpływające na transport przeznaskórkowy
    Jak już wcześniej wspomniano, fakt, w jakim stopniu substancja będzie w stanie pokonać barierę naskórkową, jest wypadkową ogromnej ilości czynników. Bardzo istotne znaczenie odgrywają tutaj tzw. czynniki biologiczne, charakterystyczne dla każdej osoby, takie jak: grubość i stopień uwodnienia skóry, wiek, czynność układu krwionośnego, metabolizm i ogólny stan skóry. Nie bez znaczenia pozostają także czynniki fizyczne, takie jak klimat, w którym żyje dana osoba i panująca w nim temperatura.
    Czynnikiem, od którego w dużej mierze zależy przebieg transportu przeznaskórkowego, są własności fizykochemiczne samej substancji czynnej. Elementem ograniczającym proces wnikania substancji w skórę jest jej masa cząsteczkowa – zależność pomiędzy masą cząsteczkową przenikającej substancji, a szybkością przenikania jest odwrotnie proporcjonalna. Wiadomo jednak, że jeśli weźmie się pod uwagę cząstki o niewielkiej różnicy w masie cząsteczkowej, to trudno jest zaobserwować korelację pomiędzy szybkością przenikania a masą cząsteczkową. Po przekroczeniu pewnej masy cząsteczkowej substancja ze względu na swoją wielkość nie jest już w stanie pokonać bariery, jaką stanowi warstwa rogowa naskórka. Innym istotnym parametrem jest lipofilowość danej substancji, świadcząca o powinowactwie do fazy wodnej i lipidowej. Jednym z czynników wykazujących istotny wpływ na zdolności penetracyjne cząstki jest jej ładunek. Badania wykazują, że cząsteczki w formie zjonizowanej również są w stanie przenikać przez skórę. Jeśli jednak porównamy szybkość transportu cząsteczki zjonizowanej i odpowiadającej jej formy niezjonizowanej, to w tym pierwszym przypadku jest ona niższa. Czynnikiem wykazującym istotny wpływ na szybkość wnikania substancji do stratum corneum jest różnica pomiędzy stężeniem tej substancji w bazie, która została zaaplikowana na skórę, a stężeniem w warstwie rogowej. Wynika to z faktu, iż penetracja związków aplikowanych na skórę jest procesem biernej dyfuzji, zależącym m.in. od różnicy stężeń substancji penetrującej na powierzchni skóry i w skórze. Warto tu zaznaczyć, że stężenie składników czynnych w preparacie aplikowanym na powierzchnię skóry ulega znacznej zmianie po zaaplikowaniu. Dzieje się tak dlatego, że woda zawarta w produkcie zaczyna odparowywać, co wiąże się ze zmianą stężenia wszystkich substancji.
    Oprócz czynników fizykochemicznych cechujących substancję wnikającą w naskórek ogromny wpływ na przebieg procesu transportu ma obecność innych składników preparatu i jego forma kosmetyczna. Badania wykazują, że inna będzie zdolność penetracyjna tej samej substancji, która została zaaplikowana w postaci emulsji typu O/W, inna w przypadku emulsji typu W/O lub emulsji wielokrotnych, a jeszcze inna w przypadku np. żelu. Ponadto substancje o charakterze hydrofilowym zazwyczaj wnikają lepiej z mikroemulsji, nieco gorzej z emulsji typu O/W i najsłabiej z emulsji typu W/O. Należy tutaj jednak koniecznie podkreślić, że nie jest to zależność funkcjonująca dla każdego układu, i tak naprawdę to badania laboratoryjne konkretnego układu pozwalają na jednoznaczne określenie szybkości transportu substancji z danego preparatu kosmetycznego i porównanie zdolności penetracyjnych danego związku z różnych układów.

* * *

    Przedstawione powyżej czynniki wykazują istotny wpływ na przebieg transportu przeznaskórkowego substancji czynnych. Rozważając jednak ich wpływ na przebieg tego procesu pamiętać należy o tym, jak istotną rolę pełni tutaj skład bazy kosmetycznej. Jednym słowem – w jakim stopniu obecność określonych związków w tak skomplikowanej mieszaninie, jaką jest kosmetyk, może przyspieszać lub spowalniać wnikanie w skórę zawartych w nim substancji czynnych. Zarówno wpływ składników baz kosmetycznych na szybkość transportu przeznaskórkowego, jak i problematyka związana z badaniem zdolności składników kosmetyków do wnikania w skórę zostanie przedstawiona w drugiej części niniejszego artykułu.

Autor: dr n. chem. Anna Oborska, Polskie Stowarzyszenie Producentów Kosmetyków i Środków Czystości „Czyste Piękno”

fot.: www.photogenica.pl

Artykuł został opublikowany w magazynie "Przemysł Kosmetyczny" nr 1/2012