Nawilżające humektanty
Główne działanie kosmetyków pielęgnacyjnych, niezależnie od ich przeznaczenia, związane jest z nawilżeniem skóry. Dobre efekty w tej dziedzinie można osiągnąć poprzez stosowanie preparatów zawierających substancje, które przeciwdziałają utracie wody, wiążąc ją w skórze lub ograniczając jej utratę. Do grupy tej zaliczamy związki higroskopijne, powodujące zwiększenie stopnia uwodnienia warstwy rogowej. Układy te, często określane mianem humektantów, charakteryzują się nie tylko dużą zdolnością absorbowania wody, ale robią to w sposób długotrwały.
Miękka, gładka, elastyczna - to określenia dotyczące skóry dobrze nawilżonej. Blisko dwadzieścia procent wody zawartej w naszym organizmie zmagazynowane jest właśnie w skórze, z czego około proc. znajduje się w jej głębszych warstwach, zaś około 13 proc. w warstwie rogowej naskórka. Wiele pojawiających się problemów skórnych bierze się z niedostatecznego jej uwodnienia. W efekcie niedoboru wody następują niekorzystne zmiany w naskórku, takie jak zahamowanie jego odnowy, szorstkość, a nawet pękanie. Niski poziom wilgoci w skórze powoduje poważne zakłócenia w jej funkcjonowaniu, m.in. degenerację struktur kolagenowych i elastynowych.
W rezultacie skóra szybciej się starzeje. Pojawiające się z wiekiem zmiany w gospodarce wodnej prowadzą do widocznych oznak starzenia się skóry. Odwodniona skóra traci jędrność, naturalny połysk i zdrowy koloryt. Osłabia się jej napięcie, skóra staje się wiotka, pojawiają się zmarszczki.
Najpopularniejsze rodzaje humektantów
Jak już stwierdziliśmy na wstępie, humektanty to układy charakteryzujące się dużą zdolnością absorbowania wody. Ważnym przedstawicielem tej grupy surowców, zaliczanym do układów biogennych dla naszego organizmu, jest piroglutaminian sodowy (PCA). Związek ten stanowi jeden z najistotniejszych składników naturalnego czynnika nawilżającego skóry, tzw. NMF-u (Natural Moisturizing Factor). Składniki tego układu, dzięki właściwościom tworzących go związków, zatrzymują wodę oraz powstrzymują proces jej utraty, w naturalny sposób nawilżają naskórek i warunkują prawidłowe nawilżenie skóry. Ze względu na silne właściwości higroskopijne i dobrą zdolność penetracyjną PCA oraz inne pochodne kwasu piroglutaminowego zajmują ważne miejsce pośród surowców kosmetycznych o bezpośrednim działaniu nawilżającym. Podobne działanie do PCA wykazują sole kwasu mlekowego, będące również składnikami NMF-u. Najczęściej wymienianym surowcem z tej grupy jest mleczan sodu.
W preparatach kosmetycznych pojawiają się także inne higroskopijne substancje, o niewielkiej masie cząsteczkowej, będące składnikami NMF-u. Na szczególna uwagę zasługują tu aminokwasy stanowiące największą grupę tego układu. Ich sumaryczna zawartość stanowi około 40 proc. jego składu, a podstawowym związkiem tej grupy jest seryna (20 proc.). Pośród jego składników można także znaleźć cytrulinę, alaninę, treoninę, prolinę. Związki te same wykazują właściwości higroskopijne, ale także zwiększają działanie nawilżające innych składników NMF-u. Najczęściej stosuje się je w recepturach kosmetycznych z innymi surowcami nawilżającymi między innymi pochodnymi, głównie solami, kwasu mlekowego i piroglutaminowego.
Ważnym składnikiem nawilżającym jest także mocznik. Ten naturalny składnik warstwy rogowej naskórka stosowany jest jako czynnik nawilżający i złuszczający od 1943 roku. Jako składnik preparatów jest czynnikiem wyjątkowo skutecznym w leczeniu suchej skóry. Kosmetyki zawierające mocznik zmniejszają przeznaskórkowy ubytek wody tzw. TEWL, a także zwiększają biosyntezę lipidów. Chętnie łączy się go w preparatach z kwasem mlekowym i jego solami.
Kolejnym związkiem o silnych właściwościach nawilżających jest kwas hialuronowy - HA (Hialuronic Acid). Pod względem chemicznym stanowi on makrocząsteczkę zbudowaną z powtarzających się monomerów kwasu beta-glukuronowego i N-acetyloglukozoaminy połączonych wiązaniami 1,3-glikozydowymi, które tworzą długi, liniowy łańcuch. Struktura kwasu hialuronowego nie uległa zmianie w procesie ewolucji. Surowiec ten zaliczany do tzw. mukopolisacharydów (MPS) charakteryzuje się identyczną budową chemiczną, niezależnie od tego czy występuje w organizmie człowieka czy bakterii. Nazwa kwas hialuronowy wywodzi się od greckiego słowa „hyalos” - szklisty, gdyż jest to surowiec przypominający przezroczystą, szklistą substancję o gęstej konsystencji.
Kwas hialuronowy to związek szeroko rozpowszechniony w przyrodzie. Praktycznie występuje on we wszystkich organizmach żywych, w tym także w organizmie ludzkim. Szczególnie dużą jego ilość można znaleźć w tkance łącznej, w ciałku szklistym oka, pępowinie, mazidłach stawowych. Stężenie tego składnika w dużej mierze zależy od wieku i w miarę starzenia organizmu maleje. Jego średnia zawartość u dorosłego człowieka wynosi w przybliżeniu około 15 gramów, z czego mniej więcej połowa znajduje się w skórze. Kwas hialuronowy uważany jest za jeden z najlepszych środków nawilżających i chroniących naskórek przed wysychaniem. Właściwości tego związku wynikają w dużej mierze z jego struktury, objętości układu, jak również stężenia. W przypadku dużej jego zawartości, przeplatające się łańcuchy kwasu działają jak specyficzny rodzaj gąbki molekularnej, która wypełniając przestrzenie między włóknami kolagenowymi, ma zdolność zatrzymywania nawet 100 proc. wagowych wody. Z tego powodu surowiec ten jest bardzo chętnie wykorzystywany w kosmetyce, gdzie stosowany jest zarówno w postaci wolnej, jak i soli. Obecnie na całym świecie szereg firm produkuje kwas hialuronowy oraz jego pochodne, głównie hialuronian sodowy. Właściwości otrzymanego preparatu w dużej mierze zależą od jego masy cząsteczkowej. W przypadku preparatu, którego ciężar przekracza 100 kDa, ma on ograniczoną zdolność penetracji przez nieuszkodzony naskórek. Tak więc jego użycie jako składnika kosmetyków pielęgnacyjnych może powodować nawilżenie skóry głównie poprzez tworzenie warstewek okluzyjnych obniżających poprzeznaskórkowy ubytek wody tzw. TEWL.
Kwas hialuronowy zmniejsza możliwość wywoływania podrażnień i uczuleń oraz zwiększa odporność skóry na działanie czynników zewnętrznych. Nawet rozcieńczone roztwory tego surowca tworzą bowiem na powierzchni skóry trwały film, zabezpieczający warstwę rogową naskórka nie tylko przed utratą wody, ale także przed działaniem szkodliwych substancji. Dzięki tej właściwości kwas hialuronowy tworzy swoistą barierę biologiczną. Surowiec ten posiada ponadto zdolność przekształcania substancji toksycznych, np. metali ciężkich czy zanieczyszczeń przemysłowych, w rozpuszczalne w wodzie, łatwe do usunięcia z organizmu połączenia. Wykazuje działanie łagodzące i kojące.
Kwas hialuronowy pełni również rolę swoistego promotora przenikania, ułatwiającego wprowadzenie innych składników preparatu kosmetycznego w głąb skóry. W preparatach kosmetycznych najczęściej używa się 1% roztworu kwasu hialuronowego w ilości 1-5 %. Związek ten chętnie zamykany jest w struktury liposomów, które ułatwiają jego przenikanie w głąb naskórka.
Podobne działanie do kwasu hialuronowego wykazuje siarczan chondroityny, który ze względu na silne właściwości higroskopijne chroni skutecznie naskórek przed wysychaniem. W preparatach kosmetycznych chętnie wykorzystywany jest z innymi surowcami, między innymi piroglutaminianem sodowym, w stosunku do którego wykazuje właściwości synergiczne.
Nawilżające alkohole
Bardzo ważnymi humektantami są także alkohole wielowodorotlenowe znane również jako poliole. Określenie to wywodzi się od skrótu ich angielskiej nazwy - polialcohol. Czasami surowce z tego segmentu określane są także mianem glikoli. Wiąże się to z faktem, że większość jest w smaku słodka, a nazwa ich kojarzona bywa z cukrem - glikozą. Do najbardziej znanych i najczęściej stosowanych w kosmetyce przedstawicieli alkoholi wielowodorotlenowych należą gliceryna, glikol propylenowy, sorbitol. Każdy z wymienionych układów wykazuje specyficzne własności. Mają jednak cechę wspólną, którą jest higroskopijność. Wiąże się ona z nagromadzeniem w ich strukturach grup hydroksylowych i jest najważniejszą wartością determinującą działanie polioli, a zatem także zakres ich zastosowania. Ze względu na swoje właściwości poliole od lat zajmują ważne miejsce w wykazie składników stosowanych w recepturach preparatów kosmetycznych. Właściwości higroskopijne tych związków, jak i zdolność ich penetracji sprawiają, że zwiększają one w sposób widoczny nawilżenie naskórka, co wywiera istotny wpływ na przebieg wielu zachodzących tam procesów.
W kosmetykach poliole wykorzystywane są nie tylko ze względu na ich oddziaływanie na skórę, ale także z powodu ich właściwości ochronnych w stosunku do preparatu. Obecność humektanta w kosmetyku zapobiega jego wysychaniu.
Z tego też powodu związki z tej grupy chętnie stosowane są w emulsjach typu O/W, w których woda stanowi fazę ciągłą, zewnętrzną, a zatem może stosunkowo łatwo odparowywać, kiedy opakowanie jest otwarte lub nieszczelne. Cecha ta powoduje, że pojawiają się one również w żelach, pastach do zębów, kostkach myjących. Kolejnym ważnym efektem obecności polioli w kosmetyku jest poprawa jego cech użytkowych. Zapewniają one między innymi gładkość nakładanej warstwie preparatu emulsyjnego. Obok dobrego smarowania i rozprowadzania na skórze, zapobiegają także tzw. wałkowaniu się kosmetyku po jego aplikacji.
Jednym z najstarszych surowców wykorzystywanych do nawilżania skóry w kosmetyce jest gliceryna popularnie nazywana glicerolem. Pod względem chemicznym to alkohol triwodorotlenowy (trihydroksylowy) o nazwie systematycznej propano-1,2,3-triol. Po raz pierwszy została ona użyta przed kilkudziesięciu laty i do dnia dzisiejszego znajduje szerokie zastosowanie w recepturach kosmetycznych. Głównym źródłem pozyskiwania gliceryny w przemyśle są tłuszcze roślinne i zwierzęce, które poddane działaniu roztworów zasad ulegają reakcji hydrolizy prowadzącej do gliceryny i mydeł. Jest to bezbarwna, przezroczysta, gęsta ciecz o słodkim smaku. Związek ten miesza się z wodą i alkoholem etylowym praktycznie bez ograniczeń. Gliceryna utrudnia parowanie wody i znacznie obniża jej temperaturę zamrażania. Natarta nią skóra nabiera miękkości, ponieważ związek ten, przyciągając wilgoć z powietrza, nawilża naskórek i czyni go elastycznym. Warto zwrócić uwagę na to, że jest to efekt stosunkowo trwały, gdyż po aplikacji związek ten pozostaje w skórze nawet do 24 godzin.
Podobnie jak inne poliole, gliceryna znajduje zastosowanie zarówno jako czynnik nawilżający skórę, jak i przeciwdziałający wysychaniu preparatów, szczególnie emulsji O/W i żeli. Zapobiega ona także krystalizacji składników kosmetyku, nadając mu odpowiednią gładkość. Gliceryna chętnie stosowana jest z alkoholem etylowym, gdyż łagodzi jego działanie wysuszające. Wykazuje ponadto działanie bakteriostatyczne.
Przez długi czas istniało przekonanie, że pomimo wielu zalet niewskazane jest stosowanie w preparatach kosmetycznych stężonych roztworów gliceryny. Uważano bowiem, że może ona, szczególnie przy małej wilgotności powietrza, chłonąć wodę z głębszych warstw skóry, wywołując efekt odwrotny do zamierzonego, czyli jej wysuszenie. W ostatnich czasach teoria ta wydaje się zupełnie nieuzasadniona. Gliceryna w naturalny sposób osłania skórę, przenikając do przestrzeni międzykomórkowych, gdzie wiąże ilość wody niezbędną do zachowania prawidłowego nawilżenia skóry. W literaturze można znaleźć także informacje mówiące że, obecność gliceryny w tym układzie wspomaga funkcjonowanie obecnych tam lipidów skórnych. Zalecane stężenia gliceryny, zapewniające odpowiednie nawilżenie skóry, oscylują w granicach 5-15%.
Glicerynę można znaleźć w recepturach wielu kosmetyków pielęgnacyjnych: kremów, żelu, toników. Związek ten jest także składnikiem pomadek, past do zębów, mydeł.
Kolejnym powszechnie stosowanym, zarówno w medycynie jak i kosmetyce, poliolem jest glikol propylenowy czyli 1,2-propanodiol. Jest to bezbarwna ciecz, w odróżnieniu od gliceryny, o gorzkim smaku, mieszająca się z wodą w każdym stosunku. Związek ten dobrze rozpuszcza się również w alkoholu etylowym, chloroformie i oleju parafinowym. Jest on dobrym rozpuszczalnikiem, stąd w połączeniu z wodą lub alkoholem etylowym może stanowić podstawę wielu roztworów kosmetycznych. Jego własności i zakres stosowania są zbliżone do gliceryny, choć wykazuje on nieco słabsze od niej właściwości higroskopijne. Wyroby zawierające glikol nie dają jednak uczucia lepkości, jakie może się pojawić czasami w wypadku zastosowania w recepturze gliceryny. Ograniczeniem w jego stosowaniu w przypadku niektórych wyrobów, szczególnie tych, które mają kontakt z jamą ustną, jest gorzki smak. Glikol propylenowy w zależności od stężenia może mieć różne działanie. Przy zawartości kilku procent tworzy na skórze wilgotny, niewysychający film, obniżający współczynnik TEWL (Trans Epidermal Water Loss), czyli przeznaskórkowy ubytek wody. Związek ten ułatwia wnikanie wielu substancji w głąb skóry, zwiększając ich efektywność. Działa on także synergicznie ze środkami konserwującymi, dzięki czemu można ograniczyć ich zawartość w recepturze kosmetycznej. W stężeniu powyżej 30% sam może pełnić funkcję konserwantu, zapewniając kosmetykowi pełną ochronę przez 30 miesięcy. Stosowany w takiej ilości może jednak powodować podrażnienia skóry. Z tego też powodu bywa zastępowany wyższymi glikolami, np. butylenowym czy też pentenylowym, które mają podobne działanie, ale nie wykazują niekorzystnego efektu ubocznego. Swoje miejsce w recepturach kosmetycznych znalazł także alkohol sześciowodorotlenowy - sorbitol. Związek ten występuje między innymi w soku z jabłek i brzoskwini. Jest to biały, bezwonny, krystaliczny proszek dobrze rozpuszczalny w wodzie i gorącym alkoholu etylowym. Otrzymywany jest na drodze redukcji glukozy, stąd bywa określany mianem alkoholu cukrowego. Ze względu na słodki smak zaliczany jest do tzw. korygentów smakowych wykorzystywanych w preparatach przeznaczonych do pielęgnacji jamy ustnej i zębów w celu złagodzenia gorzkiego smaku stosowanych tam detergentów. Stosuje się go także jako substancję zagęszczającą i wiążącą. Często zastępuje glicerynę w płynach, mleczkach, kremach. Wadą sorbitolu może być pojawiające się uczucie „lepienia się ” skóry po zastosowaniu go w preparacie w zbyt wysokim stężeniu. W recepturach preparatów emulsyjnych pojawia się najczęściej w ilości od 3 do 10 procent.
Nowe humektanty
W literaturze patentowej pojawiają się informacje na temat nowych związków zaliczanych do humektantów. Do środków o udowodnionych właściwościach nawilżających, które w ostatnim czasie pojawiły się na rynku kosmetycznym, należą między innymi pochodne gliceryzyny, czynnego składnika korzenia lukrecji Glycyrrhiza Glabra.
Jak wynika z tego przeglądu, humektanty odgrywają ważną rolę w kosmetykach jako środki nawilżające skórę. Chętnie stosuje się je jednak również w celu poprawienia właściwości użytkowych preparatów kosmetycznych. Substancje te zapewniają bowiem odpowiednie zabezpieczenie wyrobu przed wysychaniem, a także stabilizują go. Z tego też powodu surowce te bardzo często pojawiają sie w recepturach preparatów kosmetycznych