Biotechnologia wg definicji to integracja nauk przyrodniczych i inżynieryjnych w celu zastosowania komórek lub ich części oraz molekularnych analogów w celu pozyskania produktów i usług. Czyli innymi słowy oznacza to technologiczne zastosowanie, które używa systemów biologicznych organizmów żywych lub ich składników (drobnoustroje, kultury tkankowe itd.), żeby wytwarzać lub modyfikować produkty lub procesy w określonym zastosowaniu.
Aby termin ten był bardziej zrozumiały posłużę się teraz przykładami procesów biotechnologicznych, historycznymi i współczesnymi, ponieważ metody z zakresu biotechnologii są wykorzystywane od bardzo dawna. Historycznie biotechnologia obejmowała sposoby przeróbki lub konserwacji produktów pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, jak np. kiszenie warzyw i owoców1. Produkcja piwa jest procesem biotechnologicznym, w którym wykorzystuje się fermentację cukrów prostych przez drożdże. W wyniku niedostatecznej ilości tlenu, utlenianie jest niezupełne i następuje fermentacja. Innym przykładem jest produkcja przetworów mlecznych – serów, jogurtów (jogurty z probiotykami!)2.
Biotechnologia jest obecna we współczesnym życiu na każdym kroku, to proszki do prania z enzymami odpornymi na wysokie temperatury, rozkładającymi cząstki brudu, to oczyszczanie ścieków, neutralizacja i bioutylizacja odpadów a także produkcja biogazu, to techniki hodowli zwierząt lub rośli takie jak krzyżowanie i selekcja w celu otrzymania organizmów o określonych cechach np. roślin dających wyższe plony biomasy i białka.
Biotechnologia to także transgeniczne zwierzęta i rośliny, np. tzw. zielona biotechnologia czyli rośliny ze zwiększona tolerancją na stres, z poprawioną wydajnością fotosyntezy i przyswajania azotu atmosferycznego czy tak zaprojektowane rośliny aby mogły produkować pestycydy, co eliminuje konieczność ich zewnętrznego stosowania.
Wreszcie nowoczesna biotechnologia to wykorzystanie genetycznie zmodyfikowanych organizmów takich jak pałeczka okrężnicy lub drożdże do produkcji insuliny czy antybiotyków, witamin, enzymów, alkaloidów. Zastosowanie hodowli komórek zwierzęcych i roślinnych in vitro do produkcji czynników immunologicznych (szczepionki, interleukiny). Techniką nowoczesnej biotechnologii jest inżynieria genetyczna, która pozwala na wytworzenie takich białek jak hormon wzrostu, białkowy czynnik krzepnięcia krwi, czynnik przeciwwirusowy – interferon, i wiele innych.
W porównaniu z procesami chemicznymi procesy biotechnologiczne są znacznie mniej energochłonne, ponadto są bezodpadowe lub niskoodpadowe, tańsze i wydajniejsze, a powstające przy nich zanieczyszczenia są mało uciążliwe dla środowiska. Duże znaczenie w przemyśle kosmetycznym, a zwłaszcza w modnym obecnie trendzie kosmetyków naturalnych ma fakt, że organizacje nadające certyfikaty „eko” takie jak BDiH, ECOCERT czy powstający obecnie COSMOS certyfikują surowce kosmetyczne otrzymane na drodze biotechnologii.
Wymieniłam pokrótce wiele znanych zastosowań biotechnologii i technik biotechnologii. O surowcach kosmetycznych pochodzenia biotechnologicznych i sposobach ich otrzymywania napiszę szczegółowo w dalszej części tego opracowania. Mam nadzieje, że ten pobieżny przegląd dał nam obraz wielorakości tej dziedziny.
Dużo trudniej jest zdefiniować termin kosmetologia. Mam wrażenie, że to pojęcie dopiero się definiuje. Termin kosmetologia pojawia się bardzo często w pojęciu wykształcenia. Jeśli wpiszemy w wyszukiwarkę termin kosmetologia pojawią się strony z uczelniami, kursami, z informacjami, co powinien wiedzieć i umieć kosmetolog”, osobami oferującymi usługi kosmetologiczne (a w rzeczywistości kosmetyczne). Dlatego po przedstawieniu definicji literaturowych pokuszę się o własną definicję tej dziedziny.
Najogólniej kosmetologia to wiedza o kosmetykach i sposobach ich stosowania3. Rozwijając temat kosmetologia obejmuje wiadomości z zakresu zarówno podstawowych jak i klinicznych nauk medycznych. Wymienić tutaj można anatomię, histologię i fizjologię komórki, fizjologię, biochemię, chemię kosmetyczną, dermatologię, medycynę estetyczną, chirurgię plastyczną, geriatrię, onkologię, promocję zdrowia, endokrynologię, choroby wewnętrzne, dietetykę. Kosmetologia zajmuje się nie tylko maskowaniem lub likwidowaniem już istniejących defektów kosmetycznych, ale także prewencją, która może przedłużyć młodość4.
Według Encyklopedii PWN kosmetologia to kosmetyka lekarska, dział medycyny: dermatologii zajmujący się utrzymywaniem i przywracaniem urody ciała, głównie twarzy, leczenie stanów chorobowych skóry, włosów i paznokci. Kosmetologia, podobnie jak biotechnologia stosowana była od bardzo dawna. W grobowcach faraonów znaleziono szminki i pudry, dzięki temu wiemy, że Egipcjanki lakierowały paznokcie na kolor czerwony lub złoty, farbowały rzęsy i brwi. Makijaż oczy robiły kolorem zielonym lub czarnym. Używały dużo pudru, za pomocą którego tuszowały wpływ słońca. Środkiem do mycia był rodzaj pasty, która zawierała substancje odtłuszczające i pieniące. W jednym z papirusów egipskich podano przepis na odmłodzenie: sól z północy wymieszana z miodem i proszek alabastrowy. W starożytnym Rzymie jamę ustną pielęgnowano przez płukanie ust woda perfumowaną, używano szczoteczek i myto zęby proszkiem z rogu5
Moja definicja: kosmetologia to integracja nauk medycznych i chemicznych w celu uzyskanie kosmetyków, stosowania ich w celu pielęgnacji, upiększania i leczenia chorób skóry twarzy i ciała oraz osiągnięcia stanu dobrego samopoczucia.
Kolejny etap artykułu to szczegółowa charakterystyka kilku surowców otrzymywanych na drodze biotechnologicznej stosowanych do produkcji kosmetyków. Oczywiście szczegółowa na tyle, na ile producent pozwala ujawnić technologie.
Vegeseryl® HGP LS 8572 B produkowany przez Laboratoires Serobiologiques, Cognis France to ekstrahowana i oczyszczana z nasion soi proteina. Soja to roślina z rodziny bobowatych, o dużej zawartości fitoestrogenów a jednym z jej gatunków jest Glycine soja tj. soja ussuryjska zastosowana do otrzymania serum białkowego, złożonego z białek o strukturze podobnej do globulin i albumin. Globuliny są odpowiedzialne ze mechanizmy oraz wiążą tłuszcze i glukozę. Globuliny są rozpowszechnione w komórkach i tkankach wszystkich organizmów. Stanowią one istotny składnik cytoplazmy wszystkich organizmów. U roślin znaczne ilości globulin nagromadzają się w nasionach, u zwierząt występują one w znacznych ilościach w płynach ustrojowych takich jak osocze krwi czy mleko oraz w tkance mięśniowej. Albumina jest białkiem występującym w osoczu, można je znaleźć także w mleku i w białku jaja kurzego. Albuminy pełnią kluczową rolę w utrzymaniu prawidłowych proporcji między ilością wody zawartą we krwi a ilością wody w płynach tkankowych. Rolą albumin jest także działanie buforujące pH, transport niektórych hormonów, leków, kwasów tłuszczowych i barwników żółciowych oraz wiązanie i transport dwutlenku węgla. Naruszenie poziomu albumin w osoczu zakłóca wszystkie procesy związane z filtracją i przenikaniem wody przez ściany naczyń krwionośnych, zakłóca więc powstawanie moczy, płynu zewnątrzkomórkowego i chłonki. Albuminy często stosuje się w leczeniu oparzeń6. Kiedy w Europie zaczynała się chemia i biotechnologia białek firmy produkowały różne białka z zastosowaniem do kosmetyki ze względu na ich własności przeciwzmarszczkowe, nawilżające i naprawcze. W zależności od pochodzenia produkowane białka zwierzęce (kolagen, elastyna, keratyna, jedwab), roślinne (proteiny pszeniczne) czy morskie (kolagen, aktyna). Serum pochodzenia zwierzęcego zawierające dwa rodzaje białek: albuminę i globulinę jest od dawna znane w kosmetyce ze względu na natychmiastowe działanie napinające, nawilżające i wygładzające zmarszczki. Działanie to da się wytłumaczyć działaniem fizycznym, kiedy potrójna heliakalna struktura białka wysycha, pozostając na zewnątrz skóry daje uczucie wygładzenia zmarszczek i biologicznie przez odżywienie skóry, wsparcie procesów regulujących i budujących. Współczesna kosmetologia wymagała tego samego działania od składników pochodzenia roślinnego, i tak powstał Vegeseryl® HGP LS 8572 B7. Naturalna proteina biologiczna, kombinacja naturalnych albumin i globulin (mająca strukturę i skład aminokwasowy bliski naturalnej albuminie zwierzęcej, o dużej masie cząsteczkowej (powyżej 500 kDa). Vegeseryl® HGP LS 8572 B jest rozpuszczalnym w wodzie koncentratem otrzymanym z nasion Glycine Soja w następujących po sobie etapach takich jak wyizolowanie białek, selekcja i oczyszczanie przy zastosowaniu techniki LC. Ponadto otrzymany biotechnologicznie surowiec jest łatwo i szybko biodegradowalny.
Fot.1 Biotechnologiczne otrzymywanie białek na skale przemysłową
Fot.2 Bakteria Pseudoalteromonas Antarctica NF3
Phytodermina Lifting® włoskiej firmy I.R.A. Products to roztwór skrobi poddanej enzymatycznej degradacji. W rezultacie otrzymuje się cykliczny oligosacharyd – Hydroksypropyl-β-Cyklodekstryna (rys.1)
Substancje napinające to powszechnie stosowane w kosmetykach do pielęgnacji twarzy i ciała składniki aktywne. Mechanizm ich działania polega na wykorzystaniu ich zdolności przylegania do skóry, co w mechaniczny sposób modyfikuje powierzchnię skóry, co owocuje rzeczywistym poprawieniem wyglądu9. W rzeczywistości produkty naturalne i syntetyczne polimery stosowane jako napinacze działają poprzez utworzenia cienkiego filmu zdolnego wytworzyć efekt wygładzenia skóry. Substancje pochodzenia zwierzęcego takie jak surowica, białko jajka kurzego, białka z placenty były w dawnych czasach stosowane do osiągnięcia efektu wygładzenia zmarszczek. Gdy zrozumiano ten mechanizm, zbadano molekularną masę cząstek i okazało się, że są one zbyt duże żeby wnikać zaczęto poszukiwać naturalnych składników o identycznym mechanizmie działania i o lepszych własnościach sensorycznych.
Rys.1 Hydroksypropyl-β-Cyklodekstryna – wzór sumaryczny i strukturalny
Początkowo planowałam w podsumowaniu artykułu umieścić dane procentowe surowców kosmetycznych otrzymywanych biotechnologicznie w stosunku do surowców kosmetycznych otrzymywanych chemicznie. Ale na recepturę kosmetyku należy spojrzeć globalnie, kosmetyk to nie tylko substancje aktywne spełniające różne funkcje: przeciwzmarszczkowe, napinające, złuszczające, nawilżające, ale to również emulgatory, zagęstniki, emolinety i inne składniki tzw. „składniki bazowe”. Biotechnologię wykorzystuje się, mimo jej licznych zalet, głównie do produkcji składników aktywnych. Zawartość procentowa substancji aktywnej w kremie to średnio od 3 do 10%. To daję już pewien pogląd na temat liczb. Wydaje się, że nawet jeśli faktycznie metody biotechnologiczne są tańsze od syntez chemicznych, o czym pisze wielu autorów, to wciąż jest to stosunkowo nowa dziedzina, wciąż opracowywane są technologie a to niesie koszty. Sądzę, że ze względów ekologicznych będzie jednak wciąż przybywało produktów biotechnologicznych, nie tylko w kosmetologii ale we wszystkich dziedzinach życia.
1. Nowa encyklopedia powszechna PWN Wydawnictwo Naukowe PWN SA
2. A. Chmiel Biotechnologia. Podstawy mikrobiologiczne i biochemiczne, Warszawa 1991
3. www.dermatozy.pl, dr hab. Med. Radosław Śpiewak
4. www.kosmetologia.edu.pl Dr n. med. Sebastian Kuczyński
5. Kosmetologia V wydanie, B. Jaroszewska, wyd. Atena
6. źródło: Wikipedia
7. Laboratoires Serobiologiques, monografia Vegeseryl® HG
8. Lipotec, monografia Antarcticine®
9. Rhan Cosmetics, monografia Phytodermina Lifting®
KOMENTARZE