Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Hydroksykwasy w kosmetyce
22.02.2009
Obecnie coraz częściej w preparatach kosmetycznych stosowane są kwasy owocowe zwane hydroksykwasami. Hydroksykwasy są to związki organiczne, których cząsteczki zawierają zarówno grupę karboksylową, jak i hydroksylową. Wzajemne ułożenie tych grup może być 1,2; 1,3; 1,4; 1,5, mówimy wówczas odpowiednio o α, β, γ, δ hydroksykwasach. Wśród nich największą popularnością cieszą się alfa-hydroksykwasy (AHA, ang. Alpha Hydroxy Acids). AHA są to związki organiczne zawierające grupę wodorotlenkową w pozycji α w stosunku do grupy karboksylowej (rys. 1).




Alfa-hydroksykwasy występują powszechnie w przyrodzie, a więc mogą być otrzymywane ze źródeł naturalnych, np. w wyniku ekstrakcji soku ze świeżych owoców, warzyw, trzciny cukrowej. Kwasy te mogą również być syntetyzowane metodami chemicznymi i pozyskiwane metodami biotechnologicznymi.
Do najpopularniejszych i najczęściej stosowanych w kosmetologii alfa-hydroksykwasów należą:

  • kwas mlekowy (alfa-hydroksypropionowy)
  • kwas glikolowy (hydroksyoctowy)
  • kwas cytrynowy (2-hydroksy-1,2,3-propanotrikarboksylowy)
  • kwas jabłkowy (2-hydroksybutadiowy)
  • kwas winowy (2,3-dihydroksybutadiowy)
  • kwas migdałowy (fenyloglikolowy)



Alfa-hydroksykwasy mają szerokie zastosowanie w kosmetyce, a ich główne działanie polega na regulacji procesu rogowacenia. Związki te działają w obszarze stratum corneum- martwych, pozbawionych receptorów warstwach naskórka. AHA stopniowo zmniejszają adhezję pomiędzy korneocytami i cementem międzykomórkowym. Dzięki temu alfa-hydroksykwasy powodują łatwiejsze odrywanie korneocytów od stratum disjunctum, czego efektem jest odsłanianie nowych warstw komórek, a tym samym poprawa wyglądu skóry. Powodują także zmniejszenie spójności na granicy fazy lipidowej i wodnej w cemencie międzykomórkowym, co prowadzi do zwiększenia uwodnienia warstwy rogowej i poprawy nawilżenia naskórka. Dodatkowo AHA stymulują fibroblasty do syntezy kolagenu, elastyny oraz glikozoaminoglikanów (GAG), co spowalnia procesy starzenia skóry, wpływa na jej nawilżenie. Wygładzenie naskórka AHA poprawia wnikanie składników aktywnych zawartych w kosmetykach, przez co zwiększa skuteczność stosowanych preparatów pielęgnacyjnych. Ponadto, efektem działania AHA na skórę jest jej rozjaśnienie, wygładzenie, spłycenie drobnych zmarszczek powierzchniowych, zwężenie porów, usuniecie blizn potrądzikowych, a także poprawa kolorytu skóry i hamowanie powstawania przebarwień.
Skuteczność działania alfa-hydroksykwasów zależy od:

  • rodzaju kwasu
  • stężenia kwasu
  • biodostępności
  • pH kosmetyku
  • mocy kwasu
  • podłoża, w którym ten kwas jest umieszczony
  • częstości stosowania
  • stanu skóry przed stosowaniem
  • czasu działania kwasu na skórę

Do najczęściej stosowanych w kosmetyce alfa-hydroksykwasów należą kwas mlekowy i kwas glikolowi głównie ze względu na najmniejszy rozmiar cząstek spośród wszystkich AHA. Kwasy te są najlepiej absorbowane przez rogową warstwę naskórka, a tym samym działają najskuteczniej, mimo że są rozpuszczalne tylko w wodzie i nie mają zdolności do wnikania w głębsze warstwy skóry.
Działanie AHA na warstwę rogowa naskórka mimo licznych korzyści może doprowadzić do podrażnień, co jest związane ze zdolnością kwasów do odszczepiania jonu wodorowego, który wpływa szkodliwie na komórki. Ze względu na możliwe podrażnienia wynikające między innymi z różnic w kwasowości czynnej stratum corneum (pH=5,2-5,6) i AHA (pH=2-3), alfa-hydroksykwasy w preparatach kosmetycznych poddawane są neutralizacji, która ma na celu zmniejszenie lub wykluczenie niepożądanych efektów. Neutralizacja AHA w kosmetyku może w znaczny sposób wpłynąć na biodostępność tego związku. Pod pojęciem biodostępności kwasu owocowego rozumiemy ilość AHA w postaci wolnego kwasu (niezjonizowanego), która przenika przez warstwę rogową naskórka. Prowadzone w 1996 roku przez Yu i Van Scott badania wykazały, że kwas glikolowy w postaci wolnej wykazuje większa biodostępność niż jego sól. Powstała w wyniku neutralizacji kwasu sól dysocjuje do jonu metalu i jonu kwasowego, które nie przenikają przez warstwę rogową naskórka. Oznacza to, że kwas glikolowy nie poddany neutralizacji wykazuje większą skuteczność biologiczną w porównaniu z jego solą. W praktyce stwierdzono, że AHA w  formie wolnej działają eksfoliacyjnie, a AHA w formie soli działają nawilżająco.
Dodatkowo zaobserwowano, że kierunek działania AHA zależy od pH kosmatyku. Chcąc zwiększyć biodostępność AHA, kwasowość czynna stosowanego kosmetyku musi być niska, co gwarantuje pozostanie większości cząsteczek kwasu w formie niezdysocjonowanej. Ponadto zaobserwowano, że kwasy AHA skutecznie wpływają na proces eksfoliacji tylko wtedy, gdy występują w stężeniu w granicach 5-8% i powyżej. Natomiast optymalna wartość kwasowości czynnej potrzebna do efektywnego działania złuszczającego kwasów owocowych mieści się w zakresie pH 3-4,5. Gdy stężenie AHA w produkcie jest niższe niż 5-8%, a kwasowość czynna kosmetyku wyższa od 4,5 wówczas preparat ten wykazuje działanie nawilżające.
    Skuteczność działania alfa-hydroksykwasów zależy również od mocy kwasu. Moc kwasu jest mierzona zdolnością dysocjacji danego kwasu w roztworze i jest stała dla danego kwasu (tab. 1) w danych warunkach temperatury. Wartość pKa α-hydroksykwasów ma zastosowanie przy ustalaniu najbardziej optymalnego pH kwasu, które gwarantuje jego skuteczne działanie. Gdy pKa kwasu jest równe jego pH wówczas 50% kwasu występuje w formie wolnej, niezdysocjowanej. Zwiększenie pH (pH>pKa) powoduje zmniejszenie zawartości wolnego kwasu, a zatem biodostępność AHA w preparacie jest mniejsza. Natomiast obniżenie pH (pH


a skuteczność działania AHA ma wpływ również podłoże, w którym te kwasy są umieszczone. Większość kwasów owocowych jest rozpuszczalna w wodzie, m.in. kwas glikolowy, mlekowy, cytrynowy, dlatego najlepszym podłożem jest dla nich emulsja typu o/w. Zastosowanie tego typu emulsji gwarantuje, że większość cząsteczek kwasu jest obecna w zewnętrznej fazie wodnej emulsji, a przez to ma lepszy kontakt ze stratum corneum i większą skuteczność. Natomiast AHA, które rozpuszczalne są w tłuszczach, tj. kwas migdałowy, mają większą skuteczność biologiczną, gdy zostaną zastosowane w emulsji typu w/o.
    Dowiedziono, że mimo licznych pozytywnych aspektów stosowania AHA, preparaty zawierające kwasy owocowe mogą powodować podrażnienia skóry. Efekty uboczne stosowania preparatów zawierających α-hydroksykwasy związane są z właściwościami chemicznymi tych związków, a przede wszystkim ze zdolnością do odszczepiania szkodliwego dla komórek jonu wodorowego. W celu zmniejszenia negatywnych efektów działania kwasów owocowych na skórę zaproponowano zastosowanie w kremach tzw. kompleksu amfoterycznego. Zabieg ten polega na wprowadzeniu do preparatu obok AHA aminokwasów amfoterycznych takich jak arginina, glicyna, lizyna, które wpływają na ustalenie odpowiedniego pH. Kompleks amfoteryczny zapewnia kontrolowane uwalnianie cząsteczek AHA, a tym samym wpływa na zredukowanie podrażnienia skóry przez kwasy owocowe.
Do łagodniejszych, stosowanych od niedawna w kosmetyce kwasów zaliczamy polihydrosykwasy (PHA). Związki te są organicznymi kwasami karboksylowymi, zawierającymi dwie lub więcej grup hydroksylowych, z których jedna znajduje się w pozycji alfa. Posiadają wszystkie cechy i właściwości charakterystyczne dla AHA, a dodatkowo wykazują łagodniejsze działanie, co jest wynikiem budowy ich cząsteczek (większe rozmiary, a przez to utrudnione szybkie przenikanie w głąb skóry). Dodatkowo polihydroksykwasy ze względu na obecność licznych grup hydroksylowych, posiadają silne właściwości nawilżające, wiążą wodę w naskórku. Kwasy te są również skutecznymi antyoksydantami, chroniącymi skórę przed wolnymi rodnikami w stopniu porównywalnym do witaminy C i E. Dla skutecznego działania PHA wymagane jest 5% stężenie tych kwasów w kosmetyku oraz kwasowość czynna w granicach pH 3-4.
Wśród stosowanych w kosmetyce PHA na szczególna uwagę zasługują: glukonolakton i kwas laktobionowy.
Glukonolakton to kwas polihydroksylowy, lakton kwasu glukonowego. Największe znaczenie w kosmetyce ma delta-lakton kwasu glukonowego. Dzięki większej liczbie grup wodorotlenowych kwas ten wykazuje silniejsze działanie nawilżające niż kwas glikolowy, czy cytrynowy. Zostało to wykorzystane w opracowywaniu kosmetyków opóźniających procesy starzenia skóry, nawilżających i przeciwtrądzikowych. Dodatkowo wspomaga leczenie trądziku, poprzez  zmniejszanie wydzielania łoju, a także ma właściwości antyoksydacyjne.
Kwas laktobionowy jest złożonym polihydroksykwasem, nazywany również nowym kwasem polihydroksybionowym, utworzonym przez oksydację laktozy. Cząsteczka kwasu laktobionowego składa się z galaktozy przyłączonej do jednej cząsteczki kwasu glukonowego. Ze względu na obecność 8 grup hydroksylowych jest związkiem higroskopijnym, charakteryzującym się silnymi właściwościami retencji i absorpcji wody. Działa złuszczająco i wygładzająco, zmniejszając widoczność drobnych zmarszczek, a także wzmacnia barierę naskórkową i wspomaga proces odnowy komórkowej. Dodatkowo kwas laktobionowy wykazuje silne właściwości chelatujące, przeciwrodnikowe.
Oprócz alfa- hydroksykwasów w preparatach kosmetycznych znalazły zastosowanie β- hydroksykwasy (BHA). W kosmetyce powszechnie stosuje się tylko jeden rodzaj BHA – kwas salicylowy, który ma działanie eksfoliacyjne przy pH 3-4 w stężeniu 1-2% i przeciwzapalne oraz bakteriostatyczne. Jest to kwas rozpuszczalny w tłuszczach, dzięki temu ma zdolność przenikania przez warstwę sebum i wnikania w głąb mieszków włosowych, co wpływa na oczyszczenie porów i zapobieganie powstawaniu zmian trądzikowych.

Spis piśmiennictwa:
     
1.Bernstein EF, Underhill CB, Lakkakorpi J, , Uitto J, Yu RJ, Van Scott EJ.: Citric acid increases viable epidermal thickness and glycosaminoglycan content of sun damaged skin. Dermatol. Surg. 1997, 23, 689-694.
2.Ditre CM, Griffin TD, Murphy GF, Van Scott EJ: Improvement of photodamaged skin with alfa-hydroxy acids (AHA): A clinical, histological, and ultra structural study. Dermatology. 2000 Congress. Vienna, Austria. May, 1993, 175, 18-21.
3.Kowalewski C.: Wpływ kwasu glikolowego na czynność bariery naskórkowej. Dermatologia Estetyczna. 1999, 1, 130-132.
4.Kowalewski C.: Zastosowanie kwasu glikolowego w leczeniu rybiej łuski blaszkowatej. Dermatol. Estetyczna. 2000, 2, 157-162.
5.Kurtzweil P.: Alpha Hydroxy Acids for Skin Care. FDA Consumer. 1998, 3-4.
6.Smith WP.: Hydroxy acids and skin aging. Cosmet. Toil. 1994, 109, 41-47.
7.Van Scott EJ, Yu RJ: Alfa-hydroxy acids: therapeutic potentials. Canadian J dermatol. 1989, 1, 108-112.
8.Van Scott EJ, Yu RJ: Control of keratinization with alfa hydroxy acids and related compounds. I. Topical treatment of ichtiotic disorders. Arch. Dermatol. 1974, 110, 586-590.
9.Woźniak K.: Czynniki warunkujące skuteczność działania biologicznego alfa-hydroksykwasów. Dermatol. Estetyczna. 2005, 3 (38).
10.Yu RJ, Van Scott EJ.: Bioevilability of alfa-hydroxy acids in topical formulation. Cosmetic Dermatology. 1996, 9, 54-62.

mgr inż. Anna Ratz
Absolwentka Wydziału Nauk o żywności, Zakład Biotechnologii i
Mikrobiologii żywności SGGW,
Politechniki Warszawskiej-Wydział Chemiczny-„Chemia kosmetyczna”,
obecnie Szkoła Główna Handlowa-Kolegium Zarządzania i Finansów-Katedra Zarządzania Jakością–
„Menadżer Jakości”.
KOMENTARZE
news

<Październik 2021>

pnwtśrczptsbnd
28
30
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
PORT for Health: Neuroscience
2021-10-13 do 2021-10-15
16
17
18
21
22
23
24
26
27
Impact’21
2021-10-27 do 2021-10-28
28
29
30
31
Newsletter