Czystość mikrobiologiczna kosmetyku to parametr krytyczny, decydujący o bezpieczeństwie jego stosowania. Odporność preparatu na zakażenia zależy od wielu czynników, między innymi od:składu recepturalnego, w tym zawartości i jakości wody, obecności substancji stanowiących pożywki dla drobnoustrojów, wartości pH, typu opakowania oraz jego wielkości. Ważną rolę w tym procesie odgrywają także tzw. inhibitory hamujące w wyrobach wzrost drobnoustrojów, które można podzielić na trzy grupy:
- składniki kosmetyków, które oprócz swoich podstawowych własności wykazują mniejsze lub większe działanie bakteriobójcze,
- surowce o zamierzonym działaniu mikrobiologicznym stosowane jako środki dezynfekujące w preparatach dezodoryzujących,
- związki chemiczne dodawane specjalnie w celu zapewnienia stabilności mikrobiologicznej produktu stanowiące właściwe środki konserwujące (SK).
Konserwanty dodawane są do wyrobu kosmetycznego wcelu utrzymania go w stanie pozbawionym zanieczyszczeń w czasie:wytwarzania, pakowania, magazynowania, ale przede wszystkim w trakcie całego okresu jego stosowania. Komponenty te stanowią nieodzowne składniki, niestety należą one, obok barwników i związków zapachowych, do jednych z najbardziej kontrowersyjnych surowców kosmetycznych. To właśnie one najczęściej odpowiadają za alergie wywoływane u użytkowników. Nieodzowne zatem staje się ograniczenie ich zawartości do minimum szczególnie w preparatach: dla dzieci, do pielęgnacji okolic oczu, mających kontakt ze śluzówką.
Dla przemysłu kosmetycznego wprowadzone są listy różnorodnych substancji, w tym konserwantów dozwolonych do stosowania w kosmetykach w ograniczonych ilościach, zakresie i warunkach stosowania.
Pomimo pojawiających się na opakowaniach napisów „paraben free”, do najczęściej wykorzystywanych, w recepturach kosmetyków tradycyjnych, surowców tego segmentu należą nadal estry kwasu p-hydroksybenzoesowego, znane jakoparabeny, aseptiny, czy nipaginy.
W UEdopuszczalna zawartość pojedynczego związku z grupy parabenów wynosi 0,4%, zaś ich mieszaniny – 0,8%. Związki te są stosunkowo skuteczne w ochronie kosmetyku przed mikroorganizmami. Najbardziej aktywne są one w stosunku do grzybów i bakterii G (+), słabo G (-). Nie zabezpieczają produktów przy zakażeniu surowców pleśniami. Są mało skuteczne także gdy wyrób zawiera składniki mogące stanowić dobrą pożywkę dla mikroorganizmów m in. białek.
Ponieważ parabeny cechuje aktywność tylko w fazie wodnej, problemem może być ich niska rozpuszczalność w wodzie. Wskaźnik ten można poprawić wprowadzając do receptury np. glikol propylenowy (Tabela 1).
Tabela 1. Rozpuszczalność parabenów w wodzie i glikolu propylenowym
Surowce tego segmentu zaliczane są do związków o niskim profilu toksyczności, co powoduje, że są relatywnie bezpieczne, szczególnie przy niższych stężeniach. Wykazują zgodność zarówno ze związkami anionowymi, jak i kationowymi. Częściowo lub nawet całkowicie mogą je jednak inaktywować komponenty wysoko etoksylowane typu polysorbate, pochodne celulozy, niektóre glinki, proteiny, lecytyny. Są one także adsorbowane przez opakowania z polietylenu. Aktywność tego segmentu związków zależna jest od pH produktu, do którego są one wprowadzane. Jego wartości powinna się mieścić w zakresie od 3 do 8, przy czym optimum wynosi 6.
Podczas recepturowania ważna jest zasada wprowadzania parabenów do formulacji. Dodanie ich do ogrzewanej fazy wodnej, może wpływać na ich hydrolizę do wolnego kwasu, który praktycznie przy pH > 6 traci swoja aktywność. Optymalna metoda obejmuje wstępne rozpuszczenie konserwantu w odpowiednim rozpuszczalniku np. glikolu propylenowym w temperaturze pokojowej lub dodanie go do ogrzanej do temperatury 75 – 800C fazy wodnej, a następnie wyregulowanie pH układu. Warto zwrócić uwagę na fakt, iż w trakcie starzenia parabeny wykazują tendencję do migracji do fazy olejowej, co może obniżyć ich założoną efektywność.
Nowe wyzwanie dla przemysłu kosmetycznego stanowi zabezpieczenie czystości mikrobiologicznej, coraz częściej pojawiających się na półkach sklepowych, kosmetyków naturalnych. W preparatach tego segmentu dopuszcza się do stosowania, obok określonych, naturalnych środków, także konserwanty identyczne z naturalnymi, których użycie musi być jednak wyraźnie zdeklarowane na opakowaniu. Ich lista jest bardzo ograniczona. Polecane są tu takie związki jak: kwas benzoesowy, oraz jego sole i estry, kwas salicylowy i jego sole, kwas sorbowy i jego sole, alkohol benzylowy. Działanie tych surowców w dużej mierze zależy od pH preparatu, do którego są wprowadzane (Tabela 2).
Tabela 2. Zakres działania oraz dopuszczalne stężenia konserwantów kosmetyków naturalnych
Nadal obserwuje się rosnący popyt na produkty kosmetyczne wolne od konserwantów, co powoduje, że nieustannie poszukuje się alternatywnych sposobów rozwiązania problemu ich czystości mikrobiologicznej. Nie dziwi zatem fakt, iż coraz częściej na opakowaniach kosmetyków obok napisów „paraben free” można spotkać informację: „preservative free”.
Informacja, że kosmetyk nie zawiera konserwantu najczęściej oznacza: że w jego składzie nie ma żadnego ze związków znajdujących się na liście dopuszczonych do stosowania w kosmetykach surowców tego segmentu. Produkty te najczęściej zawierają natomiast komponenty, których podstawowym zadaniem nie jest konserwowanie, a które dodatkowo wykazują takie właściwości. W tym przypadku ich działanie nie musi deklarowane.Surowce alternatywne w kosmetyku sprawują różnorodne funkcje: nawilżające, natłuszczające, zapachowe itp., ale także wykazują określone działanie przeciwdrobnoustrojowe.
Spośród najczęściej w wykorzystywanych w tym celu układów należą, stosowane w stężeniach powyżej 15%, niskocząsteczkowe alkohole: etanol czy izopropanol. Pewne właściwości bakteriobójcze wykazują także: kwas mlekowy i mleczany, czy też czwartorzędowe sole amoniowe np. bromek alkilotrimetyloamoniowy (Cetrimonium bromide).
Do grupy tej zaliczamy także związki wielowodorotlenowe tzw. poliole. Surowce te stosowane w małych ilościach pełnią w preparacie rolę silnych środków nawilżających, w wyższych zaś mogą zabezpieczyć wyrób pod względem mikrobiologicznym np.:
gliceryna (Glycerin) > 40%
glikol propylenowy (Propylene glycol) > 15%
metylopropandiol (Methylpropanediol) >20%
glikol butylenowy (Butylene glycol) > 10 %
glikol pentylenowy (Pentylene glycol) > 5 %
heksandiol (1,2-Hexanediol) > 4%
caprylyl glycol >1%.
W zależności od zastosowanego stężenia mogą one zastępować środki konserwujące lub poprzez działanie synergiczne obniżać ich zawartości w preparacie kosmetycznym.
Do systemów wymienianych jako alternatywne środki zabezpieczające czystość mikrobiologiczną należą także wysokiej, przekraczającej 90% czystości monoestry gliceryny i kwasów tłuszczowych, między innymi: laurynowego (Glyceryl Laurate), kaprynowego (Glyceryl Caprate), kaprylowego(Glyceryl caprylate), undecylenowego (Glyceryl Undecylenate).
Spośród komponentów alternatywnych dla konserwantów syntetycznych na uwagę zasługują także układy modyfikowane na bazie naturalnych fosfolipidach. Zawarte w ich strukturach dodatkowe grupy kationowe w znaczący sposób zwiększają ich substantywność. Obecność wiązania amidowego i elementów polarnych wpływa na wydłużenie ich stabilności. Związki te są kompatybilne z innymi składnikami receptur kosmetycznych, w tym także anionowymi ZPC. W odróżnieniu od fosfolipidów są one rozpuszczalne w wodzie, co w znaczący sposób rozszerza możliwości ich wykorzystania. Układy te cechuje stosunkowo szerokie spektrum aktywności przeciw bakteriom G (+) i G(-) jak również drożdżom i pleśniom.
Ciekawym surowcem naturalnym zaliczanym do tego segmentu surowców jest wielofunkcyjny kompleks fosfolipidowy pozyskiwany na bazie oleju kokosowego: Myristamidopropyl PG-Dimonium Chloride Phosphate. Składnik ten łączy właściwości łagodnego środka myjącego, kondycjonującego, emulgującego. Stosowany w preparatach kosmetycznych łagodnie oczyszcza i kondycjonuje. Pełni funkcję: emulgatora i ko-emulgatora, środka stabilizującego emulsje o niskiej lepkości. Cechuje się dużą substantywnością,zapewnia unikalne odczucia na skórze. Jest to układ skuteczny w szerokim zakresie pH, kompatybilny praktycznie ze wszystkimi składnikami receptur kosmetycznych. Co istotne wykazuje onszerokie spektrum właściwości antymikrobowych. Stosowany w stężeniach 0,5 – 3% wykorzystywany jest między innymi w produktach do mycia twarzy, chusteczkach, środkach do demakijażu. Można go także spotkać w wyrobach dla dzieci, jak i produktach anti- aging. Podobne właściwości cechują także inne tego typu pochodne lipidowe np. Cocamidopropyl PG-Dimonium Chloride Phosphate.
Surowcem wywierającym istotny wpływ na czystość mikrobiologiczną preparatów kosmetycznych może być także pochodna biguanidu (INCI: Polyaminopropyl Biguanide). Jest to łagodny, szybko działający surowiec, o szerokim spektrum anty-mikrobowym. Komponent ten jest stosunkowo łatwy w recepturowaniu. Jest on bezbarwny, bezwonny, nielotny, rozpuszczalny w wodzie, kompatybilny z kationowymi, amfoterycznymi i niejonowymi ZPC. Nie wykazuje natomiast zgodności z układami anionowymi. W zakresie pH 4 -10 cechuje go szerokie spektrum działania, w tym także w stosunku do bakterii G (-) (P aeuroginosa). Stosowany w stężeniach 0.2 -1,5 %.efektywnie zabezpiecza preparaty.
W wyrobach kosmetycznych coraz częściej można także spotkać tzw. „wspomagacze” konserwantów (preservative booster). Ważnym przedstawicielem tej grupy jest stosowana od 1992 roku etyloheksylogliceryna (INCI:Ethylhexylglycerin). Surowiec ten to wielofunkcyjny związek pełniący rolę łagodnego humektanta, a także zapewniającego dobre odczucia na skórze emolientu. Stosowany w recepturze kosmetycznej podwyższa skuteczność tradycyjnych konserwantów. Działanie to związane jest z jego zdolnością do zmniejszania napięcia powierzchniowego ścian komórkowych mikroorganizmów, dzięki czemu ułatwia on przenikanie konserwantów do ich wnętrza, powodując śmierć komórki.
Systematycznie prowadzone są także badania mające na celu wykorzystanie olejków eterycznych do zabezpieczenia czystości mikrobiologicznej preparatów kosmetycznych. Komponenty te klasyfikowane są jako układy o szerokim spektrum właściwości biologicznych w tym farmakologicznych, przy czym najwyższą aktywność wykazują te, które pośród składników zawierają fenole np.karwakrol, tymol, eugenol. Należą do nich między innymi powszechnie stosowane w różnych obszarach olejki: goździkowy (Syzgizum aromaticum) i tymiankowy (Thymus vulgaris). Znanych jest również jednak cały szereg surowców tego segmentu nie zawierających fenoli, a wykazujących działanie przeciwmikrobowe. Są to między innymi olejki: męczennicy (Passiflora incarnata), lawendowy (Lavandulla officinallis), cynamonowy (Cinnamomum ceylanicum), szałwii Salvia officinalis, oczaru wirginijskiego(Hamamelis Virginiana L.),manuka(Leptospermum scoparium), kanuka(Kunzea ericoides), drzewa herbacianego(Melaleuca alternifolia).
Coraz częściej pojawia się oferta surowców, w których wykorzystuje się synergiczne działanie kilku składników tej grupy. Przykładem może być połączenie olejku z liści cynamonowca (Cinnamonum Zelenicumleaf oil) i curry (Murraya Koenigileaf oil). Układ ten klasyfikowany jako naturalny środek zabezpieczający czystość mikrobiologiczną może być wykorzystany praktycznie we wszystkich formulacjach kosmetycznych: szamponach, żelach pod prysznic, płynach do kąpieli, a także produktach pielęgnacyjnych: kremach, czy balsamach. Komponent ten jest bezpieczny, efektywny w stosunku do wszystkich mikroorganizmów, w zakresie pH 3- 7.
Wprowadzenie olejków eterycznych do receptury może wspomagać konserwowanie wyrobu. W zależności od zastosowanego stężenia mogą one zastępować lub poprzez działanie synergiczne ograniczać zawartości konserwantów syntetycznych.
Alternatywą dla olejków eterycznych mogą być ekstrakty roślinne. W kosmetyce najczęściej wykorzystuje się mieszaniny wyciągów z różnych roślin m in. tymianku (Thymus Vulgaris), gorzknika kanadyjskiego(Hydrastis CanadensisCitrus), cytronu (Medica Limonum), lawendy (Lavandula Augustifolia), cynamonu(Cinnamomum Zeylanicum Bark), rozmarynu(Rosmarinus Officinalis), oliwki (Olea Europaea), oregano(Origanum Vulgare), mięty (Mentha Piperita). Odpowiednio dobrane, stosowane w stężeniach 0,5 – 2,5% wykazująwysoką zdolność przeciwdrobnoustrojową.
Ponieważ większość z nich ma charakterystyczny zapach, układy te mogą pełnić rolę czynnika zapachowego, jak również składnika o określonej aktywności biologicznej. Wszystko to powoduje, że są one cenionymi składnikami preparatów kosmetycznych.
Jako środek o właściwościach konserwujących wykorzystywane jest także srebro, które od wieków znane jest ze swoich silnych właściwości bakteriobójczych. Na rynku kosmetycznym pojawiają się różne jego formy. Do chętnie wykorzystywanych należy srebro koloidalne, które już w małych stężeniach, rzędu 1-5 ppm, charakteryzuje się działaniem bójczym w stosunku do wielu różnorodnych mikroorganizmów, zarówno bakterii, wirusów, jak i grzybów. Ściśle związane jest to z faktem, iż w postaci nanocząsteczek srebro ma rozwiniętą powierzchnię czynną, dzięki czemu wykazuje wysoki potencjał bójczy. Jego reakcja polega na unieszkodliwianiu enzymów wykorzystywanych przez jednokomórkowemikroorganizmy w metabolizmie tlenowym. W wyniku tego srebro uniemożliwia im oddychanie, powodując natychmiastową śmierć komórki.
Efektywnym układem może też być pigment perłowy, którego powierzchnia funkcjonalizowana jest przy pomocy tlenku srebra. Podstawową funkcją, jaką pełni ostatni z wymienionych surowców jest nadanie wyrobowi określonego efektu perłowego. Jednak wprowadzony do preparatu zapewnia także dodatkowe właściwości użytkowe. Zastosowany w odpowiednim stężeniu gwarantuje nie tylko czystość mikrobiologiczną, ale także pozytywne efekty w zwalczaniu trądziku czy łupieżu.
Na koniec warto zwrócić uwagę na fakt, iż oferta komponentów zabezpieczających czystość kosmetyków, spoza listy konserwantów, jest systematycznie poszerzana.
Literatura:
- Steinberg D., Preservatives for Cosmetics, Allured, 2006.
- Xue H., Personal Care, 8, 91 – 93, 2004.
- Lesche M., Siegert W., Personal Care, 10, 32- 35, 2008.
- Ibarra F., Personal Care, 9, 86- 88, 2008.
- Paye M., Handbook of Cosmetics Science and Technology, Informa Healtcare, New York, 2007.
- Sellam S., Personal Care, 3, 71- 76, 2011.
Opracowała dr inż. Magdalena Sikora
KOMENTARZE