Zamiast plantacji – bioreaktor

Prowadząc hodowle komórek roślinnych in vitro, komórki namnaża się w kontrolowanych warunkach w bioreaktorze, a następnie prowadzi ich produkcję w większej skali, także w bioreaktorach. Dzięki temu może być ona realizowana niezależnie od warunków klimatycznych, gleby i praktyk uprawowych. Zaletą tej technologii jest możliwość uzyskiwania dużych ilości stosunkowo jednorodnej biomasy oraz bardziej powtarzalnego materiału do produkcji składników aktywnych. Ma to szczególne znaczenie w przypadku cennych metabolitów, które naturalnie występują w roślinach w niewielkich ilościach, np. resweratrolu. Kultury komórkowe mogą być też sposobem na ograniczenie konieczności pozyskiwania biomasy z rzadkich i zagrożonych roślin.

Plant stem cells 

Popularne w kosmetyce określenie „plant stem cells” często nie oznacza prawdziwych roślinnych komórek macierzystych. Wiele technologii wykorzystuje bowiem komórki odróżnicowane, uzyskane z dojrzałych tkanek roślinnych i namnażane w warunkach laboratoryjnych. Co więcej, w kremie czy serum zazwyczaj nie znajdują się żywe komórki roślinne, ponieważ są one zbyt wrażliwe, by przetrwać produkcję, przechowywanie i aplikację kosmetyku. Komórki hodowane in vitro służą więc przede wszystkim jako surowiec do otrzymywania ekstraktów i innych preparatów. Z kultur komórkowych można otrzymywać m.in. ekstrakty hydrofilowe i lipofilowe, ekstrakty suszone, frakcje ścian komórkowych bogate w peptydy i cukry, nanoemulsje czy preparaty zawiesinowe. Niekiedy wykorzystuje się całe komórki po liofilizacji i sproszkowaniu oraz zawiesiny komórkowe poddane dalszemu przetwarzaniu.

Od nagietka do składnika kosmetycznego

Dobrym przykładem wykorzystania hodowli komórek roślinnych w przemyśle kosmetycznym jest pozyskiwanie składników aktywnych z nagietka lekarskiego (Calendula officinalis). Zamiast uprawiać i przetwarzać całe rośliny można pobrać niewielki fragment tkanki, wyprowadzić z niego odpowiednią linię komórkową, a następnie namnażać komórki w kontrolowanych warunkach. Po optymalizacji hodowlę można skalować i prowadzić w bioreaktorach, uzyskując materiał do dalszego przetwarzania na składniki kosmetyczne. Znaczenie takiej technologii nie ogranicza się jednak do związków zgromadzonych wewnątrz komórek. W trakcie wzrostu komórki mogą także wydzielać do środowiska hodowlanego substancje o przydatnych właściwościach. W przypadku badań na nagietku były to egzopolisacharydy, które wykazywały właściwości emulgujące i mogły współdziałać z innymi stabilizatorami emulsji. Hodowle komórkowe mogą być zatem źródłem zarówno substancji bioaktywnych, jak i składników pełniących funkcje technologiczne w formulacjach kosmetycznych.

Nowa generacja składników kosmetycznych

Hodowle komórek roślinnych dają nowe możliwości produkcji składników kosmetycznych. Zamiast opierać się wyłącznie na uprawie i zbiorze całych roślin można namnażać wybrane komórki w kontrolowanych warunkach in vitro, a następnie zwiększać skalę procesu w bioreaktorach. Kolejnym krokiem może być połączenie kultur komórkowych z narzędziami edycji genów, inżynierii metabolicznej i biologii syntetycznej. Technologie te mogą w przyszłości zwiększać wydajność procesów i umożliwiać otrzymywanie składników o pożądanych właściwościach. Jednocześnie ich dalszy rozwój wymaga dopracowania standardów regulacyjnych oraz metod oceny deklarowanych efektów.