Липосомы

Липосомы

ВВЕДЕНИЕ

Главный компонент липосом - фосфатидилхолин. Если мы хотим знать, почему липосомы нужно использовать в косметике, какими функциональными способностями и какими преимуществами обладают, нужно рассмотреть его основные свойства. Другие соединения, такие как ниотензиды и керамиды, менее пригодны для изготовления липосом: ниотензиды не обеспечивают хорошего качества липосом, а керамиды трудно получить в достаточном количестве и приемлемом качестве по доступным ценам.

ФОСФАТИДИЛХОЛИН
В барьерной функции рогового слоя фосфолипиды, и в особенности фосфатидилхолин, не играют существенной роли. Липидные бислои мембран содержат только следы фосфолипидов. Их основные компоненты – свободные жирные кислоты, холестерин, триглицериды, углеводороды и керамиды. Но глубже, в живых слоях эпидермиса, фосфатидилхолин встречается очень часто как самый главный компонент биологических и особенно клеточных мембран. Кроме того, фосфатидилхолин является источником фосфохолина, необходимого для трансформации керамидов в сфингомиелины. В связи с этим фосфатидилхолин можно назвать маркером живых тканей, в то время как увеличение количества керамидов в клетках предсказывает их неизбежную смерть (апоптоз) (Рис. 1).

Фосфатидилхолины как животного, так и растительного происхождения содержат остатки жирных кислот, среди которых преобладают ненасыщенные жирные кислоты. В фосфатидилхолине сои, который легко доступен и в основном используется в косметических рецептурах, 70% всех жирных кислот составляет линолевая кислота. Следовательно, фосфатидилхолин сои характеризуется очень низкой температурой фазового перехода, ниже 0°C в водосодержащих системах.



Рис. 1. Гомеостаз клеток эпидермиса. Надпись сверху – «фосфатидилхолин», внутри треугольника – «гомеостаз клеток эпидермиса», внизу слева -«керамиды – «смерть»», внизу справа – «сфингомиелины – «жизнь»».

Поэтому он может разжижать липидные бислои рогового слоя, что можно установить, измеряя увеличение трансэпидермальной потери воды (ТПВ) после его кратковременного воздействия. Небольшое возрастание ТПВ совпадает с проникновением в кожу фосфатидилхолина и активных агентов, содержащихся в том же препарате. Высокое содержание линолевой кислоты и хорошая проникающая способность позволяют фосфатидилхолину сои очень эффективно транспортировать линолевую кислоту в кожу, способствуя излечению от угревой сыпи.

Прочно присоединяясь к поверхностям, содержащим белки типа кератина, фосфатидилхолин оказывает кондиционирующее и смягчающее действие, известное всем, кто пользуется косметикой. Например, раньше в состав шампуней часто включали яичный желток, чтобы смягчить волосы и предотвратить их статическую электризацию. Яичный желток очень богат лецитином, основным компонентом которого является фосфатидилхолин. Для данной смеси не важно, в какой форме в нее включен фосфатидилхолин. Когда он входит в состав рецептур, практически всегда образуются структуры с двойными слоями (бислои), поскольку это его наиболее естественная форма. Например, фосфатидилхолин, набухший в воде, спонтанно трансформируется в липосомы, если добавить небольшое количество солей или водорастворимых органических соединений. Давно известно, что роговой слой, предварительно обработанный фосфатидилхолином, становится более проницаемым для неинкапсулированных веществ. Поэтому для усиления функций фосфатидилхолина не нужны липосомы, но они значительно облегчают приготовление препаратов, поскольку работа с чистым фосфатидилхолином требует большого опыта и иногда терпения.

Известно, что фосфатидилхолин способствует проникновению веществ в кожу. Это свойство обычно связывают с липосомами. Про липосомы часто пишут, что это пузырьки, которые лучше переносят различные вещества в роговой слой кожи. Это верно, более того, их кондиционирующее действие способствует тому, что роговой слой накапливает эти вещества. Доказано, что увеличение проникновения веществ в роговой слой не сопровождается увеличением его проницаемости. Вместо этого в течение длительного времени происходит проникновение веществ, накопленных в роговом слое, в более глубокие слои кожи. Поэтому фосфатидилхолин и липосомы - очень удобные средства для введения витаминов, провитаминов и других веществ, влияющих на способность регенерации живого эпидермиса. Напротив, липосомы, состоящие из ненасыщенного фосфатидилхолина, нужно с осторожностью использовать в барьерных кремах, потому что они не улучшают естественную барьерную функцию кожи, за исключением непрямого влияния на образование керамида I, который содержит линолевую кислоту и является одним из самых мощных веществ, активирующих защитный барьер. Для усиления защиты кожи в косметические продукты должен вводиться гидрогенизированный фосфатидилхолин (Рис. 2).



Рис. 2. Гидрогенизированный фосфатидилхолин (n = 14,16)

Гидрогенизированный фосфатидилхолин стабилизирует нормальную ТПВ, как керамиды, при воздействии гидрофильных или липофильных веществ на роговой слой. В таблице 1 суммированы свойства ненасыщенных и гидрогенизированных фосфатидилхолинов.

Таблица 1. Свойства фосфатидилхолинов



Гидрогенизированный фосфатидилхолин – то же, что гидрогенизированный фосфатидилхолин сои, который содержит в основном стеариновую кислоту и полусинтетические соединения, такие, как дипальмитоилфосфатидилхолин (DPPC) и дистеароилфосфатидилхолин (DSPC). Из-за их особых свойств целесообразно объединять ненасыщенные и насыщенные фосфатидилхолины в одной и той же косметической или дерматологической продукции.

ЛИПОСОМЫ
Липосомы – это сферические пузырьки, мембраны которых состоят из одного (униламеллярные) или более (олиголамеллярные, мультиламеллярные) бислоев фосфатидилхолинов. Иногда, особенно в патентах, их называют не липосомами, а «пузырьками со внутренней водной фазой». Размер пузырьков может варьировать от 15 до 3500 нм в диаметре, форма также может различаться (единичные и слитые частицы). При одном и том же химическом составе эти параметры сильно зависят от процесса изготовления липосом. Очень часто препараты является метастабильными, то есть пузырьки со временем изменяют ламеллярность, размер и форму. Например, маленькие пузырьки образуют большие, и наоборот. К счастью, это обычно не отражается на качестве рецептур, поскольку свойства фосфатидилходинов при этом не изменяются. Тем не менее, стабильность выше при размере пузырьков от 100 до 300 нм, например, в случае чистых водных дисперсий высокообогащенного (80 - 100%) фосфатидилхолина сои. В сложных рецептурах, содержащих другие ингредиенты, важную роль играют их совместимость, концентрация солей, амфифильных и липофильных веществ. Поэтому часто очень трудно доказать существование липосом, например, в гелевой фазе или основе крема. Конечно, липосомальные рецептуры очень эффективны, особенно когда они состоят из чистых липосомальных дисперсий, несущих липофильные добавки на мембранах сфер и/или гидрофильные - во внутренней и внешней водных фазах. Проводятся интенсивные исследования с целью увеличить способность липосом инкапсулировать липиды, поскольку потребители привыкли к жирным кремам. Делаются попытки добавлять эмульгаторы к липосомальным дисперсиям, чтобы стабилизировать большее количество липидов. Но теперь известно, что совместимость липосом с дополнительными эмульгаторами ограничена. К тому же эмульгаторы ослабляют связывание фосфатидилхолинов с барьером, вследствие чего фосфатидилхолин и липиды легче вымываются из кожи. В этом отношении есть только одно рациональное решение: использовать наночастицы ("наноэмульсии" или "нанодисперсии"), состоящие из фосфатидилхолина и липидов вместо липосом. Наночастицы были открыты при наблюдении за капельками масла, которые могут сливаться с липосомами, когда истощается способность бислоев связывать липиды. Дальнейшее увеличение соотношения липид/фосфатидилхолин и использование гомогенизаторов высокого давления приводит к возникновению наночастиц. Наночастицы состоят из капелек масла, как в эмульсии, окруженных монослоем фосфатидилхолина. Преимущество наночастиц в том, что они позволяют включать в рецептуры больше липидов и сохраняют стабильность. Следовательно, тогда дополнительные эмульгаторы не нужны.

Липосомальные дисперсии на основе ненасыщенных фосфатидилхолинов неустойчивы к окислению. Так же, как линолевые эфиры и глицериды, эти дисперсии нужно стабилизировать антиоксидантами. Если использовать натуральные вещества, можно с успехом использовать комплекс витаминов C и E (и соответственно их производных – ацетатов и пальмитатов). В некоторых случаях фосфатидилхолин и мочевина оказывают взаимное стабилизирующее действие. Кроме того, можно добавлять вещества, нейтрализующие действие ионов тяжелых металлов, образующих радикалы – это хелаторы, такие, как цитраты, фосфонаты или этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА). Кроме того, ненасыщенный фосфатидилхолин может быть заменен насыщенным, например, DPPC или гидрогенизированным фосфатидилхолином сои, который предпочтительнее из-за низкой стоимости. Вследствие более высокой температуры фазового перехода липосомальные дисперсии на основе гидрогенизированных материалов являются более сложными в приготовлении и используются, как правило, только для фармакологической продукции. Интересной новинкой в области косметических композиций, включающих фосфатидилхолин сои, является технология дерма-мембранной структуры (ДМС). ДМС представляет собой базовый крем, содержащий гидрогенизированный фосфатидилхолин сои, триглицериды со средней цепью (ТСЦ), совместимые с кожным салом, масло ши и сквалан. В дополнение к липосомальным дисперсиям и наночастицам, ДМС – еще одно средство сочетать фосфатидилхолин с гидрофильными и липофильными компонентами без эмульгаторов (Рис. 3). ДМС устойчив к действию воды и пота и поэтому подходит для защиты кожи, в том числе от солнца без добавления силиконов или минеральных масел. Его легко преобразовать в другие конечные продукты,перемешивая при комнатной температуре вместе с жидкой липидной и/или водной фазой.



Рис. 3. Рецептуры, содержащие фосфатидилхолин, без прочих эмульгаторов. Надпись на вершине треугольника – ДМС, внутри треугольника – фосфатидилхолины, внизу слева – липосомы, справа – нанодисперсии.
Сокращение: ДМС - дерма-мембранная структура.

Как уже говорилось, ДМС предназначена для защиты кожи, но после добавления наночастиц и/или липосомальных дисперсий она с легкостью может быть обогащена ненасыщенным фосфатидилхолином, содержащим этерифицированную линолевую кислоту. Получившиеся продукты стабильны, обладают консистенцией сливок и оказывают антикомедоновое действие. Чистая кремовая основа ДМС продолжает увлажнять кожу и делать ее более гладкой и упругой даже через несколько дней после применения.

Липосомы, наночастицы и ДМС необходимо сохранять. Это не так легко, потому что фосфатидилхолин (лецитин) инактивирует большинство обычных консервантов. Напротив, консерванты не должны проникать в кожу, чтобы предотвратить ее раздражение и сенсибилизацию. Поэтому с этой целью применяют гликоли: пропиленгликоль, глицерин, бутиленгликоль, пентиленгликоль, гексиленгликоль, сорбитол и их смеси. В отличие от этанола, который можно применять ограниченно, эти полиолы сами по себе оказывают увлажняющее действие. Одной из причин замены фосфатидилхолин на полиглицерины и другие синтетические производные в начале работ по липосомам была их гидролитическая нестабильность в водных препаратах в течение длительного времени и при высоких температурах. Фосфатидилхолин, как и другие глицериды, подвергаясь действию воды, образует лизофосфатидилхолин и свободные жирные кислоты. Но расщепление глицериновой связи происходит чаще при pH > 7, поэтому рецептуры в пределах pH от 5,5 до 7 более стабильны. Возможно, гидролиз зависит от концентрации дополнительных поверхностно активных компонентов. Это еще одна причина, чтобы использовать липосомальные дисперсии без дополнительных эмульгаторов.

ДОСТУПНОСТЬ
Как уже говорилось, липосомальные дисперсии – очень удобный способ выявить многофункциональность фосфатидилхолина в косметических рецептурах. В продаже имеются прелипосомальные жидкие фазы, содержащие до 20% и более фосфатидилхолина, а также липосомы в сочетании с углеводами в виде сухих порошков. Интересное решение - масла для ванны, которые при использовании образуют липосомальные дисперсии без дополнительных эмульгаторов. Эти композиции основаны на смесях фосфатидилхолина, триглицеридов и этанола. Когда смеси выливают в воду, спонтанно формируются липосомальные частицы, которые прилипают к телу и благоприятно действуют на обезвоженную и чувствительную кожу.

ПРИМЕНЕНИЕ
Сегодня большинство специалистов по липосомальным дисперсиям согласны с тем, что липосомы не проникают в кожу неповрежденными. Считается, что липосомы, как правило, деформируются и распадаются на фрагменты. Поэтому их размер, форма и ламеллярность не так важны для использования, а скорее для химического состава целой композиции. Многофункциональность фосфатидилхолинов находит много применений. Так, составы с ненасыщенным фосфатидилхолином чаще применяют для стимуляции регенерации кожи, ее омоложения, профилактики акне и проникновения в кожу активных агентов – витаминов и их производных. Рецептуры с гидрогенизированным фосфатидилхолином могут быть использованы для защиты кожи, в том числе и от солнца, но надо сказать, что наночастицы и ДМС в этом отношении подходят больше. Основные компоненты для изготовления «натуральных» рецептур», совместимых с роговым слоем, компонентами кожного сала и их функциями изображены на рис. 4.



PC - ФХ – фосфатидилхолин; SPF - sun protection factor NMF - natural moisturizing factor; ФХ-H - hydrogenated фосфатидилхолин; MeX - mineral salts; ТСЦ - триглицериды со средней цепью; AA – активные агенты.
Рис. 4. Основные компоненты «натуральных» рецептур. Сверху – роговой слой, снизу – более глубокие слои кожи. Надписи у стрелок слева направо: керамиды линолевой кислоты; барьер; кожное сало; защита от солнца; увлажнение кожи; градиент минеральных солей; барьер; витамины, прочее.

БУДУЩЕЕ ЛИПОСОМАЛЬНЫХ ПРЕПАРАТОВ
Показано, что липосомальные дисперсии являются не только инновационными и эффективными косметическими ингредиентами, но также очень удобными для работы с фосфатидилхолином. В дерматологии они с успехом будут использованы для предотвращения и лечения различных кожных заболеваний. Разработаны дополнительные рецептуры, помогающие преодолеть факторы, ограничивающие действие липосомальных факторов. В таблице 2 приводится сравнение свойств липосомальных и дополнительных рецептур.

Таблица 2. Рецептуры, содержащие фосфатидилхолин




В целом мембранные структуры: липосомы, наночастицы и ДМС более совместимы со структурой кожи, чем обычно применяемые эмульсии, то есть не арушают целостность липидных бислоев кожи и не вымываются во время ее очищения. В соответствии с современными целями косметики эти рецептуры содержат минимум дополнительных компонентов, которые только перегружают кожу. Мембранные структуры присоединяются к липидам и гидрофильным агентам рогового слоя. Примечательно, что фосфатидилхолин не нужно применять в больших концентрациях, так как практика показывает, что эти рецептуры стабильны и в малых количествах. При внесении в роговой слой фосфатидилхолин накапливается в нем. Во многих случаях липосомы, наночастицы и ДМС совместимы друг с другом и могут быть использованы в различных сочетаниях, поэтому предполагается, что эти рецептуры очень перспективны в косметике. Будущее покажет, насколько новые данные о свойствах фосфатидилхолина повлияют на научные разработки в области косметологии.

Источник:
д-р Ханс Лаутеншлегер (Dr. Hans Lautenschläger). Handbook of Cosmetic Science и Technology, p. 155-163, CRC Press Taylor & Francis Group, Boca Raton (2006).
Перевод и редактирование: Г.Б.Большакова

Любое копирование ЗАПРЕЩЕНО!
  • Липосомы

Рекомендуемые товары

- +
90рублей

Теги: компоненты для косметики, корнеотерапия,