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:

1. Steinberg D., Preservatives for Cosmetics, Allured, 2006.
2. Xue H., Personal Care, 8, 91 – 93, 2004.
3. Lesche M., Siegert W., Personal Care, 10, 32- 35, 2008.
4. Ibarra F., Personal Care, 9, 86- 88, 2008.
5. Paye M., Handbook of Cosmetics Science and Technology, Informa Healtcare, New  York, 2007.
6. Sellam S., Personal Care, 3, 71-  76, 2011.

Opracowała dr inż. Magdalena Sikora