Wyróżnia się wiele metod, które pozwalają zarówno na poznanie podstawowych parametrów, jak i szczególnych właściwości danej substancji użytej w kosmetyku. Są to techniki multidyscyplinarne, które łączą ze sobą wiedzę z chemii analitycznej, biologii, dermatologii czy fizykochemii. Umożliwiają one sprawdzenie składu kosmetyku, jego zachowania w określonym środowisku czy też dobroczynnych właściwości dla skóry. Do jednych z metod można zaliczyć metody elektrochemiczne.

Czym są metody elektrochemiczne?

Metody elektrochemiczne mają na celu zbadanie zjawisk elektrycznych zachodzących w obrębie reakcji chemicznych czy też właściwości samego związku. W wyniku przepływu prądu przez układ pomiarowy zachodzą pewne przemiany, które mogą zostać dokładnie poznane dzięki wykorzystaniu tych szczególnych metod. Pomimo trudności związanych z dosyć skomplikowanymi układami pomiarowymi, wymagającymi niejednokrotnie kilku pracujących urządzeń naraz oraz użycia prądu, metody elektrochemiczne cechują się dokładnością i okazują się pomocne tam, gdzie zawodzą standardowe pomiary chemiczne. Nie wymagają ponadto użycia toksycznych rozpuszczalników, dzięki czemu mogą być z powodzeniem używane podczas badań kosmetyków. Warto w tym miejscu wspomnieć, jak wyglądają same pomiary. Aby przeprowadzić badania metodami elektrochemicznymi, potrzebne są elektrody oraz elektrolit. Elektrolit to roztwór przewodzący prąd elektryczny, a ściślej mówiąc substancja zdolna do przewodzenia jonów. Elektrody natomiast są przewodnikami elektrycznymi, zdolnymi do przewodzenia elektronów. Podczas przepuszczania prądu elektrycznego przez układ pomiarowy w elektrolicie zachodzą liczne reakcje chemiczne, które prowadzą do zmian w jego obrębie, np. zmian właściwości. Zmiany te można obserwować na elektrodach, np. poprzez wydzielenie na nich konkretnej substancji czy jonu. Aby pomiar został przeprowadzony prawidłowo, należy m.in. odpowiednio dobrać elektrody do danej substancji badanej, a także zastosować określoną technikę badawczą.

Metody te znajdują zastosowanie w poznaniu właściwości toników, maseczek, kremów do twarzy, różnego typu emulsji czy żeli. Warto dodać, że nie każda substancja zachowuje się tak samo, a jej właściwości różnią się w zależności od przeznaczenia. Wobec tego, wiedząc dokładnie, co należy zbadać, a także jaka będzie funkcja danego związku w produkcie gotowym, można dobrać odpowiednią metodę badawczą. Do takich metod można zaliczyć np. badania związków przeciwstarzeniowych, używanych głównie w kremach do twarzy.

Metody badań związków o działaniu anti-aging

Wiele preparatów kosmetycznych zawiera w sobie tzw. substancje przeciwstarzeniowe, które mają w znaczny sposób spowolnić procesy starzenia się skóry, a tym samym – poprawić jej parametry. Do takich substancji można zaliczyć m.in. antyoksydanty. Są to związki chemiczne ograniczające liczbę bądź też powstawanie wolnych rodników, które przyczyniają się bezpośrednio do procesów starzenia się. Do głównych metod badań tychże związków należą metody elektroanalityczne badające zjawiska związane z przepływem prądu elektrycznego przez roztwory elektrolitów. Pozwalają one na określenie zachowania tych związków w konkretnych warunkach, np. jakie reakcje w nich zachodzą i jakimi w związku z tym właściwościami się cechują. Do innych metod można zaliczyć także analizę jakościową, która pozwala na dokładne poznanie składu, a co za tym idzie – odpowiednie wykorzystanie w kosmetyku. Techniki spektroskopowe także umożliwiają dogłębne poznanie zachowania danej substancji, np. zależnie od temperatury. Dzięki temu można przewidzieć, jak kosmetyk zachowa się w warunkach zmiennej temperatury, chociażby podczas transportu czy spoczynku na półce sklepowej pod oświetleniem. Techniki te są zatem pomocne przy testach konserwacji i stabilności.

Do popularnych antyoksydantów można zaliczyć np. koenzym Q10. Inaczej mówiąc, jest to ubichinon czy też witamina Q10, która wykazuje znaczne działanie opóźniające starzenie się. Ze względu na swoje właściwości koenzym ten bardzo łatwo utlenia się, czyli przyjmuje inną postać o zmienionych właściwościach. Ogranicza to możliwości badawcze i wymaga bardzo czułego, drogiego sprzętu. Jedną z metod wykorzystywaną do lepszego poznania koenzymu Q10 jest metoda elektrochemiczna. Do pomiaru wykorzystuje się detekcję elektrochemiczną, gdyż cechuje się ona dużą czułością. Pomiar wykonuje się jednak na postaci zredukowanej koenzymu, czyli ubichinolu. Nie jest to więc postać pierwotna koenzymu używanego w kosmetykach, a jego przekształcona forma. Umożliwia to dogłębne zbadanie każdej postaci ubichinonu i jego zachowania w różnej postaci. Związek ten można także badać przy użyciu wspomnianych metod spektroskopowych oraz woltamperometrii, czyli techniki, w której badana jest zależność pomiędzy natężeniem prądu a potencjałem elektrycznym. Wówczas ubichinon stanowi substancję badaną, a do pomiaru używa się modyfikowanych elektrod węglowych.

Metody elektrochemiczne można wykorzystać także w przypadku badań kofeiny. Kofeina, jako substancja pochodzenia naturalnego, jest wykorzystywana jako antyoksydant w wielu preparatach kosmetycznych, np. kremach antycellulitowych. Do identyfikacji i oznaczania kofeiny można wykorzystać wiele technik, w tym metody elektroanalityczne, takie jak: potencjometria, woltamperometria czy czujniki elektrochemiczne.

Inne przykłady wykorzystania metod elektrochemicznych w badaniach kosmetyków

Istnieje także wiele innych, fascynujących przykładów wykorzystania metod elektrochemicznych używanych do badań określonych związków w kosmetykach. Do takich przykładów można zaliczyć m.in. wykorzystanie nanoczujnika elektrochemicznego w wykrywaniu arbutyny w kremach wybielających. Czujniki te zawierają elementy typowe dla układu elektrochemicznego, a ponadto charakteryzują się dużą selektywnością, czułością i szybkością. Arbutyna natomiast, jest używana jako składnik rozjaśniający czy też usuwający przebarwienia i blizny na skórze. W tym wypadku używano modyfikowanej nanocząstkami srebra elektrody z węgla szklistego.

Jako kolejny przykład można tutaj podać badanie antyoksydantów w tonikach, maseczkach do twarzy, czy też kremach. Miarą właściwości antyoksydantów może być także tzw. całkowity potencjał antyoksydacyjny (CPA). Jest to suma zawartości wszystkich badanych w danym produkcie kosmetycznym antyoksydantów. Potencjał ten można badać, stosując m.in. wysokosprawną chromatografię cieczową z wykorzystaniem detekcji elektrochemicznej. Jak wynika z przeprowadzonych tą metodą badań prowadzonych z użyciem różnych przeciwutleniaczy i glinek kosmetycznych, glinki kosmetyczne zmniejszają właściwości antyoksydacyjne ekstraktów roślinnych. Zmiana właściwości antyoksydantu zależy w pewnym stopniu od budowy glinki, czyli minerału, z jakiego została wykonana. Co ciekawe stwierdzono też, że dodatek ekstraktów roślinnych wpływa pozytywnie na wzrost właściwości antyoksydacyjnych maseczek z glinek i toników. Pomiary prowadzono przy zakresie potencjałów od 0,6 do 0,8 V (a więc przy potencjałach odpowiednich do zbadania właściwości danej substancji).

Metody elektrochemiczne można także wykorzystać w przemyśle kosmetycznym i nie tylko jako techniki kontroli procesów technologicznych i oceny jakości produktów. W tym przypadku mówi się głównie o konduktometrii, czyli pomiarach przewodności elektrycznej roztworów elektrolitów. Badana jest tutaj np. zawartość jonów w roztworze. Konduktometrii można używać chociażby w przypadku badania stabilności krótkoterminowej produktu, który ulega zmianom podczas transportu. Na podstawie badań przewodności elektrycznej można wówczas określić stabilność danego związku, oceniając jego jednorodność po kilkunastu dniach.

Co ciekawe, metody elektrochemiczne można zastosować nie tylko w przypadku badań samych kosmetyków, ale także ich opakowań. Ze względu na to, że opakowania te zawierają wiele metali, ich korozja może stać się problemem, nawet przy odpowiednim przechowywaniu i użytkowaniu. Badania elektrochemiczne mają więc na celu wykorzystanie prądu do lepszego poznania właściwości tych metali w konkretnym środowisku i reakcji zachodzących z ich udziałem na styku opakowanie-kosmetyk i opakowanie-środowisko zewnętrzne. Pozwala to na odpowiedni ich dobór, aby mogły służyć jak najdłużej i nie wpływać niekorzystnie na kosmetyk sam w sobie.

Inny przykład to oznaczanie hydroksykwasów czy też kwasów owocowych wykorzystywanych w preparatach do skóry tłustej, ze skłonnością do trądziku, a także na przebarwienia, rogowacenia, uelastycznienie i jako antyoksydanty. Jedną z metod stosowanych w tym przypadku jest elektroforeza, czyli obserwowanie ruchu cząstek pod wpływem pola elektrycznego. Na koniec warto także nadmienić pozostałe przykłady wykorzystania metod elektrochemicznych w badaniach kosmetyków, jak np. wykrywanie metali ciężkich czy też badanie właściwości nanocząstek i ich wpływu na skórę.