T: Przenikanie skórne 15-03-2009

W jaki sposób należy rozumieć przenikanie przez skórę?

W najprostszym ujęciu proces ten obejmuje przechodzenie danej cząsteczki przez kolejne warstwy skóry. Pierwszą barierę stanowi warstwa rogowa naskórka, cząsteczka stopniowo przenikając kolejne warstwy naskórka dociera do skóry właściwej, która jest już warstwą unaczynioną. Obecność naczyń jest warunkiem umożliwiającym wniknięcie cząsteczki do ustroju. W przypadku substancji aplikowanych miejscowo i mających działanie terapeutyczne- efekt taki jest jak najbardziej wskazany, w przypadku kosmetyków i ich składników, przekroczenie granicy skórno- naskórkowej i dostanie się do krążenia ogólnego , nie zawsze jest efektem o działaniu korzystnym- dlatego tak ważne jest poznanie mechanizmów przejścia przezskórnego i właściwości składników kosmetycznych, które reagują ze skórą

Transport substancji przez skórę zależny jest przede wszystkim od:

• stanu skóry

• charakteru podłoża kosmetycznego- wykazują one małą zdolność przenikania ale regulują stopień przenikania substancji aktywnych.

• charakteru fizyko-chemicznego związku

• obecności substancji pomocniczych

• wzajemnego oddziaływania substancji aktywnej i podłoża

• stężenia substancji- im jest ono wyższe, tym cząsteczka szybciej przenika

Pierwsza i trudną do pokonania barierą dla cząsteczki ,jest warstwa rogowa naskórkowa, za efekt bariery odpowiedzialne są obecne w naskórku: keratyna oraz tłuszcze a także sama struktura anatomiczna naskórka .

Zlikwidowanie bądź zmniejszenie warstwy rogowej (stratum corneum) ( np. za pomocą peelingów chemicznych) w znaczącym stopniu ułatwia przenikanie do głębszych warstw skóry.

Gdybyśmy potrafili „otworzyć” skórę bez przerywania jej ciągłości, większość preparatów kosmetycznych mogłaby pozostać na poziomie prostych kompozycji chemiczno-zapachowych. Dużo mniejszym nakładem finansowym uzyskalibyśmy zamierzony efekt, bowiem skóra wchłonęłaby wszystko, co byśmy na nią nałożyli.

Na szczęście nie jest to takie proste. Wiemy przecież, iż absorpcja (wchłanianie) obejmuje wędrówkę cząsteczek przez wszystkie warstwy skóry i nie jest łatwa właśnie dlatego, by uchronić organizm przed wnikaniem substancji szkodliwych.

Pamiętajmy, że zadaniem kosmetyki jest jedynie terapia miejscowa, więc wnikające cząsteczki powinny być ściśle kontrolowane.

Przez dłuższy czas przemysł kosmetyczny skupiał się na wyprodukowaniu kosmetyku, który „siłą” przedostanie się przez zaporę naskórkową. Naturalna bariera ochronna stanowiła, jak się wydawało, niemożliwą do przekroczenia granicę ingerencji przezskórnej.

Obecnie producenci kosmetyków wykorzystują znajomość czynników warunkujących dobre wchłanianie produktu i znają wiele metod poprawiających absorpcję substancji kosmetycznych. Najważniejszym celem stało się więc stuprocentowe wykorzystanie składników aktywnych, a tym samym szybkie uzyskanie zamierzonego efektu kosmetycznego.

Głównymi czynnikami warunkującymi intensywność absorpcji (wchłaniania) są:

stan skóry w miejscu aplikacji

- Przy skórze zdrowej decydujące znaczenie ma stopień zrogowacenia oraz miejsce anatomiczne, dla porównania: stopy, skóra wokół oczu i skóra owłosiona głowy z dużą ilością mieszków włosowych (wchłanianie przebiega najaktywniej).

- Przy skórze chorej istotny jest rodzaj schorzenia - z nadmiarem czy niedoborem rogowacenia, z przerwaniem ciągłości skóry, ze stanem zapalnym, podwyższoną temperaturą miejscową czy rozszerzonymi naczyniami krwionośnymi.

rodzaj zastosowanego w kosmetyku podłoża

- Podłoże zawsze determinuje szybkość wchłaniania substancji przez skórę, gdyż czyni ją aktywną lub bierną, w zależności od własnego składu chemicznego. I tak wzmocnienie wprowadzania substancji czynnych z fazy olejowej uzyskuje się, stosując m.in. oleje roślinne, zawierające nienasycone kwasy tłuszczowe o podwójnych (słonecznikowy, z pestek winogron, z sezamu) lub potrójnych wiązaniach (z ogórecznika, z wiesiołka, z czarnej porzeczki). Można je nazwać „cząsteczkami przyciągania” substancji czynnej do lipidów skórnych, przez co te ostatnie zyskują na ilości i jakości.

- Składniki podłoża mogą być rozpuszczalnikami substancji tłuszczowych, mogą stanowić film ochronny lub tworzyć okluzję (zamknięcie albo raczej okrycie (szczelne) powierzchni skóry), zmuszając skórę do wtórnego wchłaniania zaaplikowanych substancji (olej parafinowy, wazelina biała, silikony, woski oraz alkohole i kwasy tłuszczowe).

- Mogą również stanowić magazyn wody i rozpuszczalnik substancji wodnych, zapobiegać parowaniu oraz tworzyć dodatkową, kationowo-keratynową warstwę ochronną na powierzchni skóry, powstałą po rozpadzie żelowego podłoża.

- Mogą również zawierać substancje powierzchniowo czynne, będące emulgatorami i cząsteczkami amfifilowymi, które z łatwością wnikają do warstwy rogowej, rozluźniając ją i przystosowując do absorbowania wybranych substancji czynnych.

cechy fizykochemiczne podłoża

- Właściwości podłoża są również czynnikiem determinującym wchłanianie, gdyż najlepsze efekty uzyskuje się jedynie przy prawidłowym doborze charakteru podłoża do charakteru substancji aktywnej. Cząsteczka musi być przenoszona w korzystnym dla niej środowisku (utrwalającym jej aktywność), a podłoże musi być zgodne fizykochemicznie z cząsteczką, aby zapewnić jej możliwie najlepszą penetrację w głąb skóry.

- Najlepiej sprawdzają się mikroemulsje typu O/W (olej w wodzie) W/O (woda w oleju), których fazy wewnętrzne są rozdrobnione do wielkości ok. 50 nm i zawierają min. 10-proc. stężenie substancji powierzchniowo czynnych.

- Żele hydrofilowe tylko w niewielkim stopniu ułatwiają wchłanianie substancji rozpuszczalnych w wodzie i to tylko dzięki dodatkowi etanolu. Ich głównym zadaniem jest tworzenie filmu ochronnego, zapobiegającego parowaniu wody z powierzchni skóry.

- Podłoża bezwodne, np. wazelina, poprawiają efektywność wchłaniania na dwa sposoby: tworzą trwałe kompleksy z substancjami lipofilowymi, zatrzymując pożądane substancje aktywne w głębszych warstwach skóry i umożliwiając ich systematyczne uwalnianie, oraz tworzą okluzję zatrzymującą wodę w skórze, przyczyniając się równocześnie do lepszego nawodnienia naskórka, a tym samych aktywniejszego przenikania substancji rozpuszczalnych w wodzie.

- Jedną z najaktywniejszych form podłoża wprowadzających substancje aktywne są liposomy (pęcherzyki wypełnione płynem). Dzięki ich podwójnej warstwie fosfolipidów można transportować substancje lipofilowe, a dzięki pęcherzykom wodnym - substancje hydrofilowe. Uwolnienie składników aktywnych w obszarze cementu komórkowego znacznie ułatwia pełne wykorzystanie składników przez struktury skóry.

charakter fizykochemiczny substancji czynnej

- Najłatwiej przenikają przez skórę gazy oraz cząsteczki małe, o regularnych kształtach bez wypustek.

- Substancje lipofilowe (retinoidy, olej rycynowy, olej migdałowy, olej z awokado i ziaren zbóż, olej jałowcowy, skwalen, wosk, stearyna, parafina, wazelina, masło karite, mało kakaowe) „lubią” cement międzykomórkowy i zatrzymują się w nim, skąd część z nich trudno jest przepchnąć dalej.

- Cząsteczki hydrofilowe (hydrochinon, nadtlenek benzoilu, mocznik, środki żelujące, alginian sodu, glikol propylenowy, glicerol, sorbitol) dążą do najsilniej uwodnionego środowiska, więc ich przenikanie zależy przede wszystkim od stopnia nawilżenia skóry.

Etapy przenikania

W warunkach fizjologicznych skóra wchłania zaaplikowane na nią substancje w sposób bierny. Najpierw przedostają się one przez warstwę lipidów skórnych, a następnie dyfundują poprzez uwodnione struktury naskórka, skóry właściwej i tkanki podskórnej. Mogą się również dostawać do poziomu naczyń włosowatych, ulegać wchłanianiu i przenikać do krwiobiegu, dając działanie ogólnoustrojowe, co w kosmetyce nie jest wskazane.

Etapy dyfuzji (samorzutne mieszanie się cząsteczek i atomów różnych substancji) zależą od kilku czynników:

• aktywności termodynamicznej cząsteczki w chwili aplikacji na skórę;

• stężenia substancji otaczających błony komórkowe (najszybciej transportowane są składniki czynne z roztworów nasyconych);

• uwodnienia wszystkich warstw skóry;

• stopnia rozpuszczalności w podłożu substancji aktywnej, a tym samym jej dyfuzji w podłożu;

• szybkości uwalniania substancji aktywnej z podłoża;

• powinowactwa substancji do warstwy rogowej skóry (im wyższa zgodność, tym sprawniejsze przenikanie);

• grubości warstwy rogowej (przenikanie przez ten obszar jest 1000 razy trudniejsze niż przez pozostałe warstwy skóry i zajmuje najwięcej czasu).

Proces przenikania w głąb skóry przebiega równocześnie kilkoma drogami:

• przeznaskórkowo (przezkomórkowo i międzykomórkowo)

• przezprzydatkowo (przez gruczoły łojowe i mieszki włosowe).

Przenikanie przezkomórkowe, czyli bezpośrednie (przez komórki skóry i prostopadle do jej powierzchni), przebiega wzdłuż korneosomowych połączeń komórkowych. Tą drogą przedostają się małe cząsteczki, zarówno rozpuszczalne w tłuszczach, jak i w wodzie. Efektywność tego procesu można podnieść poprzez zastosowanie okluzji.

Przenikanie międzykomórkowe, czyli wzdłuż krętych przestrzeni międzykomórkowych (cementem międzykomórkowym) jest najefektywniejsze w przypadku cząsteczek lipofilowych.

Przenikanie przezprzydatkowe dotyczy głównie aparatu łojowo-włosowego i umożliwia wniknięcie substancji bezpośrednio do warstwy siateczkowej skóry właściwej. Barierą na tej drodze wchłaniania może być jednak wydzielina gruczołów łojowych, wypływająca w kierunku przeciwnym do kierunku wprowadzania substancji oraz mająca zdolność wychwytywania substancji czynnych rozpuszczalnych w tłuszczach. Przyjmuje się jednak, iż przenikanie przez mieszki włosowe ma duże znaczenie w ogólnym procesie wchłaniania.

Techniki ułatwiające przekraczanie bariery naskórkowej

Techniki produkcyjne:

• Stosowanie promotorów przejścia przezskórnego (substancje powodujące rozluźnienie połączeń międzykomórkowych, m.in. poprzez rozpuszczenie i pęcznienie cementu łączącego komórki - np. olejki eteryczne).

• Wykorzystanie właściwości fizyczno-chemicznych substancji i podłoża.

• Wykorzystanie różnicy stężeń substancji i ośrodków otaczających.

• Zmniejszenie parowania skóry poprzez zastosowanie składników tworzących film ochronny (silikony).

• Zwiększenie nawodnienia skóry poprzez zastosowanie składników okluzyjnych (parafiny).

• Zwiększenie przekrwienia skóry poprzez zastosowanie środków rozszerzających naczynia włosowate (nikotynian metylowy) lub wywołanie stanu zapalnego skóry (ryzyko zbyt szybkiego, niekontrolowanego wchłaniania).

Techniki aplikacyjne:

• Stosowanie technik elektromechanicznych:

• jonoforeza (przenoszenie małocząsteczkowych substancji czynnych w polu elektrycznym o małym napięciu);

• elektroporacja (przenoszenie dużych cząsteczek substancji czynnych krótkimi impulsami fonoforeza (wprowadzanie substancji przy pomocy ultradźwięków);

• mikroigły (nakłuwanie skóry macierzą mikroskopowych igieł zamoczonych w substancji czynnej lub aplikacja substancji po wcześniejszym mikronakłuwaniu).

• Wykorzystanie indywidualnych cech skóry.

• Zmniejszenie napięcia powierzchniowego (usuwanie warstwy hydrolipidowej poprzez zastosowanie rozpuszczalników - etanolu, izopropanolu, glikolu propylenowego lub środków powierzchniowo czynnych).

• Zmniejszenie warstwy rogowej (złuszczanie).

• Zwiększenie okluzji (zastosowanie porowatych opatrunków nasączonych roztworem, plastrów, maści, zapewniających wtórne wchłanianie substancji z powierzchni skóry).

Najnowsze odkrycie technologów-kosmetologów dotyczy nowych postaci promotorów przejścia, opartych na związkach zaliczanych do filtrów przeciwsłonecznych. Należą do nich padimat O i związki oktylu. Wykorzystanie ich w kosmetologii pozwala na zwiększenie efektywności wchłaniania porównywalne do „zastosowania plastra bez użycia plastra”. Poza tym związki te są niedrażniące i proste do zastosowania w produkcji, np. w postaci spreju, gdzie ulegają połączeniu ze składnikami aktywnymi kosmeceutyku. Dzięki takiej aplikacji mieszanka substancji czynnej i promotora przejścia kumuluje się w warstwie rogowej, jest odporna na działanie wody i może być optymalnie wykorzystywana przez skórę. Szybkość tego procesu zależy od zgodności zastosowanych substancji z warstwą rogową.

Podsumowujące możemy stwierdzić, że cząsteczka w pierwszej kolejności pokonuje barierę naskórkową o charakterze lipidowym, stopniowo przedostając się do uwodnionych i unaczynionych warstw skóry. Substancja na skutek kontaktu z naczyniami dostaje się do krążenia ogólnego i wywiera działanie ogólnoustrojowe.

Zakończenie

Badanie i ocena procesów przenikania ma bardzo duże znaczenie dla rozwoju kosmetologii i wyznaczania kierunków technologicznych.

W działaniu terapeutycznym ważna jest możliwość uzyskania informacji o miejscach zadziałania substancji czynnej - jej miejsca przeznaczenia i największej aktywności, a tym samym ilości substancji wnikającej w stosunku do ilości zaaplikowanej. Jest to szczególnie istotne np. w terapii cellulitu, gdzie substancja aktywna musi dotrzeć do głębokich warstw skóry właściwiej i tkanki podskórnej i dopiero tam zadziałać w stopniu umożliwiającym uzyskanie widocznych efektów.

W działaniu kosmetyków najważniejsze są informacje na temat stopnia przenikania substancji do poszczególnych warstw skóry oraz możliwości wchłaniania przez naczynia włosowate i działania ogólnoustrojowego, co nie powinno dotyczyć produktów kosmetycznych. Chodzi więc o ocenę granicy dyfuzji składników i bezpieczeństwo ich stosowania w kosmetykach. Ważne jest również stężenie zaabsorbowanych składników i ich wpływ na funkcjonowanie struktur skóry. Należy pamiętać, że niektóre składniki kosmetyków nie powinny przenikać przez skórę, więc możliwość zastosowania ich jako substancji pomocniczych jest uzależnione od wyników badań potwierdzających ich niezdolność do przenikania przez barierę naskórkową.

1

---