Содержание к диссертации
Введение
Введение
2 Обзор литературы. 2
2.1 Косметических средства, как система доставки активных инградиентов . 5-23
2.1.1.Структура и функции кожи. 5
2.1.2. Основные положения современной теории эпидермального барьера. 7
2.1.3. Некоторые аспекты проникновения БАВ через роговой слой кожи. 10
2.1.4. Влияние косметики на липидные структуры рогового слоя . 14
2.1.5. О регуляции водного баланса эпидермиса. 20
2.2. Гелевые формы косметических изделий. 23-47
2.2.1. Влагоудерживающая специфика гелевых форм косметических изделий. 23
2.2.2. Структурирование гелевых масс. 26
2.3. Биологически активные составляющие косметических изделий продукты пчеловодства. 47
2.4. Заключение, 58
З.Экспериментальная часть. 59-114
3.1.Объекты и методы исследования 59-68
3.1.1. Методы исследования. 59
3.1.2.1. Определение вязкости. 59
3.1.2.2. Определение витаминов. 61
3.1.2.3. Определение кверцетина. 64
3.1.2.3. Идентификация микрофлоры . 65
3.1.2.4. Определение чувствительности микроорганизмов к бактерицидным веществам. 67
3.1.2.5. Определение уровня хемилюминесценции жира.
3.1.2.6.Статистическая обработка результатов. 68
3.2. Результаты собственных исследований и обсуждение. 69-91
3.2.1.Выбор гелеобразователя и его концентрации для основы косметического геля. 70
3.2.2. Исследование бактерицидной активности хитозанов. 82
3.3. Создание комплексных биологически активных добавок для функциональных косметических средств.. 91-99
3.3.1. Растительные экстракты, традиционно используемые в функциональных косметических средствах . 91
3.3.2.Получение и свойства "экспресного" меда. 96
3.4. Технология гелевых косметических изделий , на основе разработанной биологически активной добавки. 99-115
3.4.1. Разработка рецептуры 99
3.4.2. Медико-биологические исследования косметического геля "Апигелон" 103
3.4.3.Исследование функционального действия геля "Апигелон". 106
3.4.4. Технология косметического геля. 112
4.Выводы. 115
5. Список литературы.
- Косметических средства, как система доставки активных инградиентов
- Влияние косметики на липидные структуры рогового слоя
- Идентификация микрофлоры
- Растительные экстракты, традиционно используемые в функциональных косметических средствах
Косметических средства, как система доставки активных инградиентов
Обычно большая часть воды , содержащейся в креме или иной косметической эмульсии , испаряется в течение нескольких минут после нанесения косметического средства на кожу. Скорость испарения зависит от относительной влажности окружающего воздуха и присутствия в косметике гигроскопичных веществ ( глицерина , гликолей ,гидролизатов белков и.т.д.). Оставшийся на коже окклюзивный слой и является тем депо , из которого активный инградиент может постепенно диффундировать в роговой слой.
Сначала концентрация активного инградиента во всей толще окклюзивного слоя одинакова.По мере проникновения его в роговой слой в пределах слоя косметики возникает концентрационный градиент - чем ближе к роговому слою , тем меньше концентрация активного инградиента. После установления равновесия диффузия продолжается с постоянной скоростью по градиенту концентрации до тех пор , пока все вещество не покинет окклюзивный слой и не перейдет в кожу..Упрощенно можно считать, что при выгодном коэффициенте распределения и при достаточной скорости распространение вещества в пределах эпидермиса диффузия становится главным фактором, определяющим скорость проникновения.Скорость диффузии оказывает существенное влияние и в обратной ситуации, когда коэффициент распределения не столь выгоден и проникновение вещества определяется свойствами рогового слоя.Высокий коэффициент диффузии позволяет поддерживать постоянную высокую концентрацию в близлежащих эпидермису слоях.Таким образом, вне зависимости от других коэффициентов , высокий коэффициент диффузии активного инградиента будет благоприятствовать его диффузии в роговой слой , эпидермис и далее.
Известно, что коэффициент диффузии обратно пропорционален размеру молекулы и вязкости раствора.Это позволяет утверждать , что низкая вязкость раствора , остающегося на коже после нанесения косметики , будет фактором , облегчающим диффузию.
Гидро-липидный окклюзивный слой обладает барьерными свойствами , которые в значительной степени зависят от типа используемых липидов , количества остаточной воды в окклюзивном слое и от физико-химических характеристик образовавшейся на поверхности кожи системы. Немаловажно также влияние липидов кожного сала.Окклюзивный слой сам по себе уменьшает трансэпидермальную потерю воды (ТЭПВ) . что приводит к возрастанию влагосодержания в роговом слое ( в случае полной окклюзии - в 3-4 раза).Хотя вода в роговом слое довольно слабо связывается с белками, она вызывает сильное набухание корнеоцитов. Влияние воды на структуру межклеточных липидных пластов эпидермиса недостаточно хорошо изучена. Однако известно, что при сильной гидратации, вызванной полной окклюзией , водные домены частично замещают липидные слои и формируют каналы, проницаемые для гидрофильных веществ.Показано, что гипергидротация рогового слоя приводит к возрастанию скорости диффузии многих веществ , даже таких липофильных соединений, как стероиды (Buck D. et al,1999).Механизм этого феномена пока не ясен. Теория , которая связывает возрастание скорости диффузии с увеличением эластичности жидкокристаллических структур в результате гидротации , в настоящее время пересматривается (Buck D. et al. ,1999-6.).
Обнаружено, что гидратация рогового слоя , вызванная окклюзией , не всегда повышает проницаемость и что степень повышения проницаемости , вызванной гидротацией , зависит от структуры проникающего вещества (Treffel Р., 1992). Также найдено, что влияние гидратации на скорость диффузии обратно пропорционально полярности вещества. Buck D. подвергает сомнению влияние гидратации на скорость диффузии неполярных веществ и полагает , что возрастание скорости диффузии зависит от изменения коэффициента распределения между окклюзивным слоем и роговым слоем , вызванным набуханием корнеоцитов (Buck D.et al.,1999 -б).
Впрочем, каким бы ни был механизм возрастания скорости диффузии веществ при гидратации рогового слоя , несомненно одно, любая основа , которая оставляет на коже водонепроницаемый слой , приводящий к гипергидратации , будет способствовать проникновению активных ингредиентов в эпидермис (Buck D. Et al,1999).
Аналогичные результаты наблюдаются при нанесении на кожу гидрофильного окклюзивного слоя. Исследования , проведенные с пленками гидроколлоидов (косметических гелей),показали , что они , как и водно-жировой окклюзивный слой , вызывают заметное возрастание диффузии стероидов (Haigh J.M. et al.,1995).
Гидрофильный окклюзивный слой на коже оставляют косметические препараты с высоким содержанием многоатомных спиртов и гидрофильных полимеров, таких как гиалуроновая кислота , хитозан и высокомолекулярные фракции белковых гидролизатов. Единственное , что может объяснить этот феномен в данном случае - гидратация рогового слоя.Это касается также эмульсионных систем , оставляющих на коже как гидрофильный , так и гидрофобный слой.Физическая химия таких систем , образующихся на коже после испарения воды , до сих пор плохо изучена. Несомненно, значительную роль здесь играет тип эмульсий и образование упорядоченных липидных структур , например , мицелл и жидких кристаллов (Лукьянов А.Б. и др., 1978).
Влияние косметики на липидные структуры рогового слоя
Существует два основных функциональных класса структурообразующих веществ: -загустители- вещества ,используемые для повышения вязкости продукта.Их вязкость возрастает с повышением концентрации растворов. -Гелеобразователи - вещества , придающие продукту свойства геля ( структурированной высокодисперсной системы с жидкой дисперсионной средой , заполняющей каркас , который образован частицами дисперсной фазы). Все гелеобразователи могут быть загустителями. Один и тот же структур о обр аз ователь , исходя из специфичности его свойств , можно использовать не только по одному , но и по нескольким назначениям. Пектин и пектиновые вещества являются студнеобразователями , загустителями и стабилизаторами (СиницинаН.И.,1998).
Хитозан является связующим , эмульгирующим и загущающим веществом. Агар - гелеобразователем , каррагенаны - загустители и.т.д. Гели (желе) - дисперсные системы с жидкой дисперсионной средой ,в которых частицы дисперсной фазы образуют пространственную структурную сетку. Первые представляют собой твердообразные тела ("студни"), способные сохранить форму , обладающие упругостью (эластичностью) и пластичностью. При механическом воздействии ( перемешивание , встряхивание) связи между частицами разрушаются , и гель превращается в текучий золь. Если оставить этот золь в покое , то через некоторое время связи самопроизвольно восстановятся , и снова образуется гель - это явление называется тиксотропией. Гели с течением времени сжимаются , т.е. уменьшаются в объеме, при этом выделяется дисперсионная среда - это явление называется синерезисом. Синерезис объясняется продолжающимся во времени увеличением контакта между частицами , что приводит к уплотнению системы и выделению дисперсионной среды.
Применяются гели в косметике, как основа для безжировых кремов и дополнение к жировым (Хейфиц ,2001, том 1)
Гелеобразующие вещества позволяют регулировать консистенцию косметических изделий. Они являются неотъемлемой частью зубных паст , обеспечивая их устойчивость и придавая им красивый внешний вид . Применяются как загущающие компоненты в кремах , косметическом молочке , шампунях , как стабилизирующие компоненты в эмульсиях и пастах или как основа для гелей косметических.
Выбор того или иного гелеобразующего вещества определяется его совместимостью с другими компонентами , специфическими требованиями , предъявляемыми к качеству , а также его стоимостью. При выборе гелеобразователя для наиболее эффективного решения конкретной технологической задачи руководствуются рядом аспектов (МарташовД.П.,2000, Бакулина О.Г. ,1999) ,к которым относятся : - конкретная задача регулирования реологических свойств (повышение вязкости или гелеобразование); формирование желаемой текстуры продукта, дозировка структурообразователя для достижения необходимого эффекта (формирование заданной вязкости или геля определенной прочности); - особенности конкретной системы ( рН , химический состав и.т.п.); -потенциальная вероятность взаимодействия структурообразователя с ингредиентами системы , т.е. конкуренция с другими водорастворимыми агентами; -температура технологического процесса и его продолжительность при заданном температурном режиме; -температура хранения готового продукта; -экономическая целесообразность , определяемая стоимостью количества гелеобразователя , необходимого для получения функциональных характеристик.
Применение в современных технологиях гелеобразователей позволяет создать ассортимент продуктов эмульсионной и гелевой природы, структурированных и текстурированных.
Будучи введеными в жидкую систему в процессе приготовления продукта , загустители и гелеобразователи связывают воду , в результате чего коллоидная система теряет свою подвижность , и консистенция продукта изменяется. Эффект изменения консистенции ( повышение вязкости или гелеобразования ) будет определяться , в частности , особенностями химического строения введенного вещества.
В химическом отношении гелеобразователи представляют собой полимерные соединения ( в большинстве полисахаридной природы) , в макромолекулах которых равномерно распределены гидрофильные группы , взаимодействующие с водой. Они могут участвовать также в обменном взаимодействии с ионами водорода и металлов ( особенно кальция) , а, кроме того , с органическими молекулами различной молекулярной массы.
Одно из основных условий эффективности применения гелеобразователей в конкретной системе , - их полное растворение , которое зависит , прежде всего , от химической природы. Влияние особенностей структуры отдельных загустителей и гелеобразователей на их растворимость в воде иллюстрирует таблица 1.
Идентификация микрофлоры
Рибофлавин растворяется в воде , этиловом спирте и не растворяется в органических растворителях.Рибофлавин устойчив к нагреванию. Раствор рибофлавина дает желто-зеленую флуоресценцию.
1 мл испытуемого раствора вносят в пробирку и добавляют-0,5 мл концентрированной соляной кислоты и крупинку метллического цинка Начинает бурно выделяться водород и жидкость изменяет свою окраску с желтой на красную. Витамин РР ( никотинамид). При нагревании витамин РР с раствором уксуснокислой меди образует синий осадок соли никотиновой кислоты.
В пробирку вносят 1 мл исследуемого раствора и добавляют 1 мл 10% раствора уксусной кислоты , перемешивают и нагревают до кипения , затем добавляют такой же объем 5% раствора уксуснокислой меди. Жидкость мутнеет , затем окрашивается в голубой цвет , а при стоянии выпадает осадок синего цвета , по количеству выпавшего осадко судят о содержании данного витамина.
Витамин Д (калъцеферол). Кальцеферол относится к группе стеролов , растворяется только в липидных растворителях (хлороформ, бензин марки А-50). Устойчив при нагревании только без доступа воздуха , в противном случае разрушается. При нагревании вещества , содержащего кальцеферол со смесью анилина и концентрированной соляной кислоты , раствор преобретает красную окраску.
В сухую пробирку вносят 1мл исследуемого вещества и 5 мл хлороформа , смешивают и добавляют 1 мл анилинового реактива (15 частей анилина и 1 часть концентрированной соляной кислоты). При нагревании желтая эмульсия принимает красную окраску, по интенсивности окрашивания можно судить о содержании тиамина согласно калибровочной кривой.
Витамин А (ретинол).
Ретинол является производным каротина и представляет собой светло-желтое и вязкое масло , может быть выделен в виде кристаллов желтого цвета. Ретинол не растворим в воде и хорошо растворяется в жирах и в липидных растворителях. Легко разрушается при окислении и при восстановлении , особенно при нагревании.
В пробирку вносят 1мл исследуемого раствора и 5 мл хлороформа , перемешивают и добавляют 1 мл концентрированной серной кислоты , при этом жидкость окрашивается в красный цвет , по интенсивности окрашивания можно судить о содержании тиамина согласно калибровочной кривой.
Аскорбиновая кислота.
Аскорбиновая кислота легко окисляется при действии ферментов : аскорбинатоксидазы , перосидазы и полифенолоксидазы.
Метод определения аскорбиновой кислоты по Тильмансу основан на ее восстанавливающих свойствах. При титровании раствором дихлорфенолиндофенола происходит окисление аскорбиновой кислоты в дегидроаскорбиновую кислоту . Конец реакции можно установить по изменению окраски : восстановленная форма дихлорфенолиндофенола преобретает розовую окраску.
Для исследования берут 2 мл раствора , добавляют 4 мл 2% раствора соляной кислоты , 4 мл. воды и титруют 2,6-дихлорфенолиндофенолом до появления розового окрашивания. По количеству израсходованного дихлорфенолиндофенола учитывают содержание аскорбиновой кислоты ( 1 мл 0,001н. дихлорфенолиндофенола эквивалентен 0,088 мг витамина С). а-Токоферол.
Исследование качественного и количественного состава токоферолов проводят методом тонкослойной хроматографии, фотометрическим методом ( Шишкин Н.И.,1981). Такое свойство а-токоферола , как его хорошая растворимость в диэтиловом эфире , позволяют ( максимум поглощения на длине волны 282 нм) использовать спектрофотометрический метод, при его количественном определении в элюате.
80г исследуемого вещества суспензировали в 50-60 мл воды при температуре 35-40С , переносили в мерную колбу на 200мл и доводили объем до метки. В колбу емкостью 250-300 мл вносили 100 мл восстановленного продукта , 50 мл 40% раствора NaOH , 40 мл этилового спирта-ректификата , 60 мг пирогаллола и проводили омыление на кипящей водяной бане с воздушным холодильником в течение 30 мин.. К охлажденному до 18-20С раствору добавляли 25-30 мл воды и количественно переносили его в делительную воронку емкостью 450 мл с притертой пробкой. Неомыленные вещества экстрагировали диэтиловым эфиром . Эфирные вытяжки промывали водой до нейтральной реакции промывных вод по фенолфталеину. Остатки влаги удаляли Na2S04 , и раствор фильтровали через бумажный фильтр. Далее в промытый и высушенный раствор добавляли силикагель в количестве 5 г. Выдерживали в течение 30 мин в колбе с притертой пробкой и фильтровали через бумажный фильтр. В профильтрованном растворе определяли оптическую плотность на спектрофотометре СФ-4А в кювете с толщиной оптического слоя 1 см при трех длинах волн : 265 , 275 , 295 нм. Для количественного определения пользовались калибровочной кривой. 3.1.2.3. Определение кверцетина.
Количественное содержание кверцетина в растительных экстрактах и экспресном меде определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии высокого давления. Работы проводились с ЦЗЛ Лианозовского молочного завода , методы подготовки образцов к исследованию являются собственностью завода. 3.1.2.4. Идентификация микрофлоры.
Идентификация микроорганизмов проводилась традиционными методами с использованием элективных питательных сред морфологических особенностей микроорганизмов и особенностей ферментативных систем объектов исследования. В данном разделе приводится пример методологии последовательности и спектра питательных сред для идентификации бактерий ceM.Enterobacteriaceae.
Идентификация бактерий сем. Enterobacteriaceae. Пробу приготовленную методом разведений чистой культуры согласно стандарту мутности 102 - 103 КОЕ/см3 в количестве 10 см3 вносят в 50 см3 питательной среды ,%,: бактофок-МК -2,0 ; натрий фосфат двузамещенный -0,75 ; натрий фосфат однозамещенный - 0,25; глюкоза - 1,0 ; фенологвый красный - 0,008; малахитовый зеленый - 0,0015 ; вода дистиллированная -до 100, рН после стерилизации - 7,3±0,2,перемешивают и инкубируют при температуре 32С в течение 24-48 часов. При наличии роста делают пересев на чашки со средой №4 ,% : панкриатический гидролизат рыбной муки -1,2 ; дрожжевой экстракт импортный - 0,1;натрий хлористый - 0,34; D-лактоза- 1,0 ;сульфит натрия б/в -0,08; динатрий фосфат - 0,05; фуксин основной -0,02; агар микробиологический -1,0 , рН-7,4±0,2 и Среда №5 ,% : панкриотический гидролизат кильки -1,7; агар микробиологический -1,5; агароид -0,8;висмут лимоннокислый- 0,3; соль Мора -0,15; динатрий фофат обезвоженный -0,4 ; боиллиантовый зеленый - 0,002; сода кальцинированная 0,63; натрий хлорид -0,3 , рН -7,6±0,2. Посевы инкубируют при температуре 32С в течение 24-48 часов. Если после инкубации на средах №4 и №5 не будет колоний , соответствующих
Растительные экстракты, традиционно используемые в функциональных косметических средствах
Все добровольцы отмечали , что гель "Апигелон" имеет нежную , мягкую консистенцию , быстро впитывается , что особенно важно для тонкой , легко растяжимой кожи век и вокруг глаз , не вызывает никаких неприятных ощущений.
В результате клинических испытаний установлено , что гель "Апигелон" не оказывает ни раздражающего , ни аллергизирующего действия ( Протокол клинической апробации №3 от 17 июня 2002 г.).
При проведении химико-аналитических испытаний установлено , что гель "Апигелон" стабилен , имеет рН = 6,95. (Протокол химико-аналитических испытаний №7 от 3 июня 2002г.). При проведении микробиологических испытаний установлено отсутствие микробной загрязненности геля. (Протокол микробиологических испытаний №3 от 21 июня 2002 г.). Таким образом , экспериментально-клинические исследования показали ,что гель "Апигелон" не вызывает патоморфологических изменений в коже и внутренних органах животных , не оказывает отрицательного воздействия на проницаемость капилляров кожи , не оказывает ни раздрожающего , ни аллергизирующего действия , как при токсикологических , так и клинических испытаниях. Образец геля "Апигелон" может быть рекомендован к практическому применению. На основании выше проведенных испытаний Государственным санитарно-эпидемиологическим надзором России выдан гигиенический сертификат № 1-11/К-2055. (Приложение 1.) ЗАЗ.Исследование функционального действия геля "Апигелон".
Косметический гель "Апигелон" создавался как изделие функционального назначения для проблемной кожи. Для декларирования этого положения необходимо проведение соответствующих исследований на проблемной коже лица. Эффективность действия геля "Апигелон" , в состав которого входят НМхитозан и "экспресный " мед, полученный на искусственном нектаре , составленном на основе экстрактов соответствующих растений, на кожу лица определялась методом компьютерной термографии и визуально. Первый метод сравнительно недавно стал использоваться в косметологии для оценки состояния кожи. Инфракрасное излучение (ИК), исходящее от поверхности тела , содержит информацию об активности обменных процессов , протекающих в коже . При усилении метаболизма температура повышается и , наоборот, при ослаблении обменных процессов температура падает. Компьютерный термограф "Иртис-200", который был использован в экспериментах позволяет с высокой чувствительностью (0,005С) фиксировать температурные изменения в любой точке поверхности и строить термографические изображения с хорошим разрешением. С помощью термографических изображений (термограмм) и последовательности термограмм , можно оценить воздействие на участки тела различных лекарственных средств , косметических изделий и.т.д. Метод динамической термографии позволяет наблюдать временные колебания температур на поверхности объекта.
Кожа является самым большим иммунным органом нашего организма , который обеспечивает устойчивость кожи к мириадам микроорганизмов, аллергенам , частицам грязи , острым песчинкам и целому спектру самых различных химических соединений.В нормальном состоянии кожа устойчива к влиянию нежелательных факторов , и тем не менее на коже могут появляться угри и пиогенные элементы (гнойнички,узелки и.т.д.), несмотря на ежедневные гигиенические процедуры . В коже есть две системы защиты - специфическая и неспецифическая. С точки зрения эволюции более древней является неспецифическая система . Она немедленно реагирует на любое вторжение и сразу начинает борьбу. Главные клетки неспецифической иммунной системы кожи в эпидермисекератиноциты и клетки Лангерганса , в дермальном слое - макрофаги. Наряду со своей "дезинфицирующей" деятельностью они координируют деятельность всех клеток иммунной системы. Специфическая иммунная система отличается тем , что она сначало распознает "чужака" , а затем запоминает его для того , чтобы впоследствии найти и уничтожить. Самая серьезная опасность проникновения нежелательных элементов , в частности микроорганизмов, в кожу возникает при повреждении последней. Главным сигналом тревоги для защитных систем кожи являются продукты метаболизма арахидоновой кислоты ( свободная арахидоновая кислота неизбежно появляется при повреждении мембраны клеток независимо от его причины) - гормоноподобные вещества -простагландины, которые управляют местной воспалительной реакцией. К месту повреждения подтягиваются макрофаги, которые поглощают бактерии и другие чужеродные вещества. При повреждении кожи также происходит дегрануляция тучных клеток ( высвобождение гистамина и других медиаторов) , что приводит к расширению капилляров и повышению их проницаемости. Под действием гистамина в стенках сосудов образуются гистаминовые щели , в которые поступают лейкоциты. Гистамин и другие медиаторы воспаления действуют на нервные окончания кожи , вызывая местное повышение температуры. Таким образом , точное описание температурных режимов на коже можно судить об интенсивности процессов защиты идущих в ней.
Для апробирования свойств геля "Апигелон" был приглашен пробант страдающий папулезной розацеей , в стадии, где на фоне эритемы и диффузного утолщения пораженной кожи имеются изолированные или сгруппированные воспаленные розово-красные узелки (папулы) диаметром 3-5 мм, наблюдаются и пустулы размером 1-5 мм.
