4 курс / Дерматовенерология / НАНОТЕХНОЛОГИИ В КОСМЕЦЕВТИКЕ
.pdfИ н г р е д и е н т ы и р е ц е п т у р ы | Н о в ы й п р о д у к т
Каул Ш., Гулати Н., Верма Д., Мухерджи С., Нагайч У.
Нанотехнологии
в космецевтике
В статье описываются различные нанопереносчики, используемые в современных космецевтических средствах, — липосомы, ниосомы, дендримеры, углеродные нанотрубки, наноэмульсии, наносферы, кубосомы, наночастицы меди, серебра и золота, а также полимеросомы. Уделено внимание их преимуществам и недостаткам, а также проблемам токсичности и системного воздействия на организм. Обсуждаются законодательные моменты по регулированию нанокосмецевтиков в различных странах мира.
Ключевые слова: наночастицы, липосомы, ниосомы, дендримеры, углеродные нанотрубки, наноэмульсии, наносферы, кубосомы, полимеросомы
ВВЕДЕНИЕ
В последнее время набирают популярность меди-
цинские технологии с применением наночастиц (нано-
материалов). В значительной степени это обусловлено теми уникальными свойствами, которые приобретают различные вещества ультрамалых размеров. Быстро развивающаяся отрасль нанотехнологий предоставляет уникальные возможности для создания
самых современных методов ухода за кожей, волосами и ногтями, а также лечения ряда дерматологиче-
ских заболеваний.
Уже наметились и активно изучаются перспективные направления применения наночастиц в косметологии
и медицине. Между тем средства с наночастицами отно-
сятся к новому классу косметики — космецевтике.
По сути, космецевтика — это нечто среднее между фармацевтическими препаратами и традиционными косметическими средствами. Подобные продукты обладают высокой терапевтической эффективностью на коже, а также используются для лечения различных заболеваний, таких как повреждение волос, морщины, фотостарение, су-
хость кожи, гиперпигментация, неровный цвет лица и др.
(рис. 1, 2).
Каул Шрейя, Гулати Неха, Верма Дипали, Мухерджи Сиддхартха, Нагайч Упендра
Кафедра фармацевтики Института фармакологии университета Амити, Индия
© Kaul S., Gulati N., Verma D., Mukherjee S., Nagaich U.
Role of nanotechnology in cosmeceuticals: A review of recent advances. J Pharm (Cairo) 2018; 2018: 3420204. Перевод и публикация (в сокращении) — в соответствии с лицензией
Creative Commons Attribution.
|
|
|
|
|
|
|
||
|
||
• |
|
|
• |
||
|
|
•
Рис. 1. Положительные стороны нанокосметики
|
|
|
|
|
|
Рис. 2. Отрицательные стороны нанокосметики
94 4-2018 | Косметика и медицина
Каул Ш., Гулати Н., Верма Д., Мухерджи С., Нагайч У. Нанотехнологии в космецевтике
Н о в ы й п р о д у к т | И н г р е д и е н т ы и р е ц е п т у р ы
|
|
|
липосом варьирует от 20 нм до нескольких |
|
|
|
микрометров, они могут иметь как одно- |
||
|
|
|
||
|
|
слойную, так и многослойную оболочку [3]. |
||
Ключевым компонентом липосо- |
||||
|
||||
|
||||
|
|
мальной стенки является фосфатидил- |
||
|
|
|
||
|
|
|
холин — он используется в различных |
|
|
|
|
композициях для ухода за кожей и воло- |
|
|
|
сами. Из-за высокой биологической ак- |
||
|
|
|
тивности и хорошей биосовместимости |
|
|
|
|
||
|
|
|
липосомы применяются в разнообраз- |
|
|
|
|
ных космецевтических препаратах. |
|
|
|
|
Растительные (в частности, соевые) |
|
|
|
|
фосфолипиды можно встретить в кос- |
|
|
|
|
метике, поскольку они содержат мно- |
|
|
|
|
го незаменимых жирных кислот. Напри- |
|
|
|
мер, после нанесения на кожу линолевой |
||
|
|
кислоты барьерная функция эпидермиса |
||
|
|
|
||
|
|
|
улучшается, что выражается в снижении |
|
|
индекса трансэпидермальной потери во- |
|||
|
|
|||
|
|
ды (ТЭПВ). В клинических исследованиях |
||
|
|
|
||
Рис. 3. Варианты наноносителей для космецевтики |
|
было показано, что липосомы способ- |
||
|
|
|
ствуют уменьшению глубины морщин, |
|
НАНОПЕРЕНОСЧИКИ |
|
|
повышению гладкости кожи, улучшению |
|
|
|
состояния лица и тела у пациентов с акне. |
||
|
|
Есть данные по разработке липосом для доставки от- |
||
Для доставки нанокосмецевтики в верхние слои кожи |
душек, растительных компонентов и витаминов в безво- |
|||
применяются различные технологии — липосомы, ниосо- |
дных формулах, таких как антиперспиранты, спреи для те- |
|||
мы, дендримеры, углеродные нанотрубки, наноэмульсии, |
ла, дезодоранты и помады. Липосомы также используются |
|||
полимеросомы, наносферы, кубосомы и др. (рис. 3). Далее |
в антивозрастных кремах, для глубокого увлажнения ко- |
|||
мы поговорим о каждом из этих видов. |
|
жи, защиты от солнца и лечения выпадения волос. Неко- |
||
Липосомы |
|
торые положительные и отрицательные аспекты приме- |
||
|
нения липосом отражены на рис. 4. |
Представляют собой везикулярные структуры с водной средой, которая заключена в гидрофобный
липидный бислой [1]. Ос-
новным компонентом этого
бислоя являются фосфолипиды, которые формируют
клеточные мембраны [2]. Липосомы подходят для доставки как гидрофобных, так и гидрофильных соединений — они
инкапсулируются для защиты от метаболической деградации и с целью контролируемого высвобождения. Диаметр
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
(I) |
|
|
(I) |
|
||
(II) |
|
|
|
|
||
|
|
|
||||
|
|
|
(II) |
|
||
(III) |
|
- |
|
(III) |
• • • |
|
|
|
|
|
|
(IV) |
|
|
|
|
|
|
||
(IV) |
|
|
|
|
||
(V) |
- |
|
(V) |
• |
||
|
|
|
|
|
• |
|
|
|
|
|
|
||
(VI) |
|
|
|
(VI) |
- |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Рис. 4. Преимущества и недостатки липосом
Ниосомы
Это везикулы диаметром от
100 нм до 2 мкм, имеющие двухслойную структуру. Ниосомы со-
стоят из самособирающихся ги-
дратированных неионогенных
поверхностно-активных веществ (ПАВ) с включением или
без включения холестерина или
липидов [4]. В качестве неионо-
генных ПАВ применяются алкиламиды, полисорбатные твины, полиоксиэтиленалкиловый эфир и др. [4, 5]
Ниосомы прекрасно подходят для доставки гидрофобных и гидрофильных соединений, в том числе лекарств [6]. Инкапсуляция лекарственного средства позволяет ему
длительно циркулировать в крови и постепенно всасы-
ваться в ткани-мишени.
Ниосомы лишены некоторых отрицательных свойств липосом, таких как проблемы со стабильностью, высокая стоимость производства и восприимчивость к окисле-
нию [7]. Хорошая стабильность инкапсулированных ингре-
диентов и улучшение их биодоступности сделало ниосомы очень популярными среди косметических химиков.
Существует множество факторов, влияющих на формирование ниосом, — это природа и структура поверхност-
но-активных веществ, свойства инкапсулированного агента,
Косметика и медицина | 4-2018 95
И н г р е д и е н т ы и р е ц е п т у р ы | Н о в ы й п р о д у к т
|
|
|
• , • |
|
|
|
|
|
• - • • |
|
|
|
• |
• |
|
|
|
• |
|
, |
• • |
|
|
• |
ۥ |
|
|
|
• • |
|
|
|
|
• |
|
|
|
• |
|
|
‚ • • |
• |
|
Рис. 5. Преимущества и недостатки ниосом
состав мембраны и температура гидратации [8]. Специали-
зированные ниосомы называются прониосомами — это ве-
зикулы из неионогенных ПАВ, которые непосредственно пе-
ред использованием гидратируются для получения водной дисперсии. На практике для усиления доставки лекарств
к обычным ниосомам добавляют прониосомы [9]. Основные преимущества и недостатки ниосом представлены на рис. 5.
Твердые липидные наночастицы
Твердыелипидныенаночастицы(SolidLipidNanoparticles,
SLN) были разработаны на начале 1990-х гг. Они пришли на смену традиционным в то время переносчикам — эмульсиям и липосомам. Диаметр SLN составляет 50–1000 нм, они состоят из однослойной оболочки и липофильного ядра [10].
Основными методами получения SLN являются гомоге-
низация под высоким давлением и осаждение. Встраивание лекарственного средства в ядро твердых липидных наночастиц способствует его пролонгированному высвобождению, а если лекарство расположено в оболочке SLN, оно, наоборот, высвобождается сразу и в большом количестве [11].
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
( ) |
|||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
• - |
||
|
|
, |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
€ |
||||
|
|
|
‚ |
||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
• |
|
€ |
|||
|
•• • |
|
|||||
• |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
||||
|
• |
|
• • |
||||
|
• |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
ƒ |
• • |
||||
|
|
|
- |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 6. Преимущества и недостатки твердых липидных наночастиц
SLN популярны в космецевтике и фармацевтических препаратах, поскольку состоят из биодеградируемых липидов с низкой токсичностью. Малый размер гарантиру-
ет, что SLN пройдут через роговой слой эпидермиса [12]. Твердые липидные наночастицы устойчивы к ультрафиолету и сами по себе могут работать как физические УФ-фильтры [13]. В качестве носителя 3,4,5-триметоксибен-
зоилхитина и витамина Е SLN способствуют усилению за-
щиты кожи от солнца [14]. У твердых липидных наночастиц есть окклюзионные свойства, которые можно использовать для снижения ТЭПВ [15]. В парфюмерных рецептурах SLN пролонгируют высвобождение ароматов, а в дневных
кремах замедляют действие активных компонентов [16].
Твердые липидные наночастицы менее склонны к конгломерации по сравнению с липосомами [17]. Основные
преимущества и недостатки SLN показаны на рис. 6.
Наноструктурные липидные носители
Наноструктурные липидные носители (Nanostructured
Lipid Carriers, NLC) являются вторым поколением твердых липидных наночастиц, которые были созданы для преодо-
ления недостатков SLN.
Наноструктурные липидные носители получают путем смешивания твердых липидов с жидкими в соотношении от 70:30 до 99,9:0,1, что приводит к появлению аморфных твердых веществ. Важной особенностью NLC является их способность быть твердыми при температуре тела [18]. Есть 3 типа NLC — несовершенный, аморф-
ный и множественный. Размер данных частиц составляет
от 10 до 1000 нм [19].
В последние несколько лет наблюдается повышенный
научный и коммерческий интерес к наноструктурным липидным носителям из-за достаточно низкого риска воз-
никновения системных нежелательных реакций. По срав-
нению с SLN NLC позволяют загрузить больше активного вещества, а также обладают двухфазным профилем высвобождения — сперва обильный выход активного ингредиента, а затем медленное высвобождение с постоянной
скоростью. Таким образом, NLC обладают многочисленны-
96 4-2018 | Косметика и медицина
Каул Ш., Гулати Н., Верма Д., Мухерджи С., Нагайч У. Нанотехнологии в космецевтике
Н о в ы й п р о д у к т | И н г р е д и е н т ы и р е ц е п т у р ы
|
|
|
|
|
|
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
||
|
Рис. 7. Особенности наноструктурных липидных носителей
-
• • |
|
, , , |
|
. . |
|
|
|
, , |
|
• • |
|
|
|
ми преимуществами, а их малый размер позволяет легко
доставлять необходимые ингредиенты в кожу.
В октябре 2005 г. на косметическом рынке были представлены первые продукты, содержащие NLC. Преимущества этих нанопереносчиков отражены на рис. 7.
Наноэмульсии
|
|
|
|
|
|
|
Θ = 50–500 nm |
|
|
|
|
|
||
|
«- - » (o/w)
Это кинетически или термодинамически стабильные жидкие дисперсии, в которых масляная и водная фазы находятся в комбинации с ПАВ. Их структуру можно настраивать, что позволяет получать разные типы продуктов.
В зависимости от состава наноэмульсии могут быть нескольких типов: «масло-в-воде», «вода-в-масле» и «вода-
в-масле-в-воде». Они имеют различные диаметры частиц
в диапазоне от 50 до 200 нм. Наноэмульсии обладают липофильным ядром, которое окружено мономолекулярным
слоем фосфолипидов, что делает их подходящими кандидатами для доставки жирорастворимых соединений.
Наноэмульсии прозрачны, обладают низкой вязко-
стью, высокой кинетической стабильностью, большой межфазной площадью и хорошей растворимостью [20]. Они широко применяются для контролируемой доставки активных ингредиентов в дезодорантах, солнцезащитных средствах, шампунях, лосьонах, кондиционерах, сыворотках для волос и лаках для ногтей. Преимущества нано эмульсий представлены на рис. 8.
Наночастицы золота
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 8. Достоинства наноэмульсий
Наночастицы золота имеют размеры в диапазоне от 5 до 400 нм. Они могут быть различной формы — нано сферы, нанооболочки, нанокластеры, наностержни, нанозвезды, нанокубы, нанотреугольники и разветвленные
структуры. Цвет нанозолей из золота варьирует от красного или пурпурного до синего и даже почти черного (из-
за агрегации) [21].
Наночастицы золота являются инертными, высокостабильными, биосовместимыми и нецитотоксичными. Они доступны в конъюгированной и неконъюгирован-
ной формах [22]. Наночастицы золота обладают высо-
кой способностью к загрузке действующими вещества-
ми и могут легко перемещаться в клетку-мишень по причине небольшого размера, удобной формы и кристаллической структуры [23]. Они показывают выраженные противогрибковые и антибактериальные
свойства.
Наночастицы золота применяются в разнообразных косметических продуктах — кремах, лосьонах, масках,
дезодорантах и др. Основные их свойства: активация микроциркуляции, подавление воспаления, повышение упругости и эластичности кожи, торможение процессов старения и стимуляция локального метаболиз-
ма [24]. Достоинства наночастиц золота представлены
на рис. 9.
|
|
|
|
|
|
•• |
|
|
|
|
|
Рис. 9. Особенности наночастиц золота
Косметика и медицина | 4-2018 97
И н г р е д и е н т ы и р е ц е п т у р ы | Н о в ы й п р о д у к т
Наносферы
Это наночастицы диаметром от 10 до 200 нм.
Лекарство в наносфере растворяется, присоеди-
няется или инкапсулируется в полимерную матрицу, что защищает его от химического и ферментативного разложения. Природа наносфер может быть кристаллической или аморфной [25].
Они способны превращать слабо всасывающееся, биологически нестойкое и плохо растворимое активное вещество в эффективный ингредиент. В ядро наносфер можно заключить ферменты, лекарства и даже гены [26].
Наносферы могут быть биодеградируемыми и небиодеградируемыми. Первые создаются из желатина, крахма-
ла и альбумина, вторые — на сегодняшний день только из
полимолочной кислоты.
В косметике наносферы используются в средствах
по уходу за кожей для доставки активных ингредиентов в глубокие ее слои и более эффективного воздействия на
пораженный участок. Популярность наносфер в мире растет — их можно встретить в кремах против морщин, увлажняющей косметике и средствах от акне [27]. Свойства наносфер показаны на рис. 10.
Дендримеры
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( ) |
|
|
|
Представляют собой сильно разветвленные глобуляр-
ные наноструктуры, состоят из ядра, на которое присо
единены один или несколько молекулярных рядов. Эти ряды постепенно «ветвятся» древовидным образом и часто принимают сферическую трехмерную форму [28].
Поколение дендримера определяется общим числом его ветвей: один ряд — первое поколение, два — второе, три — третье и т.д. Дендримеры чрезвычайно малы — их
размеры составляют всего от 2 до 20 нм [29].
Монодисперсность, поливалентность и стабильность делают дендримеры идеальными переносчиками для доставки активных ингредиентов с высокой точностью и се-
лективностью. Они обеспечивают контролируемое высво-
бождение действующего вещества из внутреннего ядра, а также дают возможность присоединить лекарства к своей поверхности [30].
Дендримеры используются в средствах для ухода за
волосами, кожей и ногтями. Их можно встретить в шам-
• •
Рис. 10. Особенности наносфер
|
|
|
|
|
|
Рис. 11. Преимущества дендримеров
пунях, солнцезащитных кремах, гелях для укладки волос и средствах против акне [31]. Преимущества дендримеров представлены на рис. 11.
Углеродные нанотрубки
Являются одним из наи-
более уникальных изобретений в области нанотехнологий. Это бесшовные цилиндрические полые
волокна, состоящие из гра-
феновых стенок, которые образуют различные пространственные структуры. От-
дельные углеродные нанотрубки присоединяются к «канатам», удерживаемым вместе с помощью пи-стэкинга,
формируя сложные комплексы.
98 4-2018 | Косметика и медицина
Каул Ш., Гулати Н., Верма Д., Мухерджи С., Нагайч У. Нанотехнологии в космецевтике
Н о в ы й п р о д у к т | И н г р е д и е н т ы и р е ц е п т у р ы
Углеродные нанотрубки чрезвычайно легкие, их размер колеблется от 0,7 до 50 нм, а длина составляет около 10 мкм. Они могут быть однослойными, двухслойными
и многослойными. Однослойные нанотрубки состоят из одного графенового листа, двухслойные — из двух кон-
центрических углеродных нанотрубок, а многослойные — из нескольких слоев графеновых трубок диамет ром от 2 до 50 нм [32].
На углеродные нанотрубки многими компаниями поданы патенты. Сегодня их можно встретить в различных
косметических красителях, в том числе средствах для
окрашивания волос.
Полимеросомы
Кубосомы
Представляют собой субмикронные жидкие кристаллы, состоящие из ПАВ, которые самостоятельно собираются в водной фазе. Кубосомы обладают сотовой (кавернозной) структурой и выглядят как точки, имеющие слегка сфериче-
скую структуру (средний диаметр — от 10 до 500 нм).
В кубосомы можно инкапсулировать гидрофильные, гидрофобные и амфифильные вещества. Их сравнительно легко подготовить к использованию, а большая внутренняя поверхность дает возможность загрузить большие
объемы активных ингредиентов [35]. Кубосомы позволяют биоактивным веществам контролируемо высвобож-
даться в целевых тканях.
Сегодня передовые косметические компании продолжают научные исследования возможности переноса веществ кубосомами, и есть надежда, что данный нанома-
териал вскоре станет одним из лидеров в своем классе.
Это частицы размером от 50 нм до 50 мкм, представляющие собой полые сферы, состоящие из двух слоев
синтетических сополимеров. По химическим свойствам
полимеросомы сходны с фосфолипидами, образующими клеточную мембрану, но как минимум в 10 раз менее про-
ницаемы для воды.
Полимеросомы имеют гидрофильное внутреннее ядро и внешний липофильный бислой, поэтому их можно использовать для доставки как жирорастворимых, так
и водорастворимых препаратов [33]. Возможности по-
лимеросом по инкапсулированию и высвобождению ак-
тивных ингредиентов могут быть легко настроены путем
применения различных блок-сополимеров, которые являются биодеградируемыми или чувствительными к тем или иным стимулам.
Полимеросомы лучше всего подходят для инкапсулирования и защиты чувствительных молекул — белков, пептидов, ферментов, ДНК, фрагментов РНК и различных
лекарств. Гибкая мембрана полимеросом позволяет им
хорошо контролировать высвобождение лекарственного средства. При этом из-за наличия достаточно плотного липофильного внешнего бислоя они более стабильны по
сравнению с липосомами [34].
В настоящее время полимеросомы исследуются на
предмет их использования в космецевтической промышленности — уже подано несколько патентов. Они могут применяться для повышения эластичности кожи и стиму-
ляции дермального метаболизма.
ПРИМЕНЕНИЕ НАНОКОСМЕЦЕВТИКИ
Космецевтика рассматривается как наиболее быстрорастущий сегмент индустрии красоты — основные классы таких средств показаны на рис. 12.
Уход за кожей
Космецевтика для ухода за кожей улучшает ее структу-
ру, стимулирует рост коллагена и борется с вредным воздействием свободных радикалов. В солнцезащитных про-
дуктах наночастицы оксида цинка и диоксида титана не
только эффективно предотвращают воздействие ультра-
фиолета, но и делают средство менее жирным и более про-
зрачным [36]. SLN, наноэмульсии, липосомы и ниосомы широко используются в увлажняющих препаратах, поскольку образуют тонкую пленку и хорошо удерживают влагу в течение длительного периода. Нанокапсулы, липосомы, наносомы и наносферы способствуют обновлению коллагена, омоложению кожи, укреплению эпидермального барьера
и лучшему отшелушиванию роговых чешуек [37].
Уход за волосами
Нанокосметические продукты для ухода за волосами
включают в себя шампуни, кондиционеры, стимуляторы ро-
ста и продукты для укладки. Наночастицы, входящие в состав шампуней, оптимизируют время контакта поверхности волос с активными ингредиентами и формируют защитную пленку [38]. Использование нанокосметических агентов при-
дает волосам мягкость, блеск, шелковистость и упрощает
Косметика и медицина | 4-2018 99
И н г р е д и е н т ы и р е ц е п т у р ы | Н о в ы й п р о д у к т
|
|
|
|
|
|
бенностей структуры, размера и способности |
|
|
|
|
|
|
|
|
к агрегации. Эти факторы могут быть измене- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ны и настроены в процессе производства. Тем |
|
|
|
|
|
|
|
не менее показано, что наночастицы с плохой |
|
|
|
|
|
растворимостью, например, могут вызвать он- |
||
|
кологию [43, 44]. Также была установлена связь |
||||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
между размером наночастиц и их токсичностью: |
|
|
|
|
• |
чем меньше размер, тем больше отношение пло- |
||
|
щади поверхности к объему, из-за чего возника- |
||||||
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
ет более высокая химическая и биологическая |
|
|
|
•-• • |
-• |
реактивность. |
||
|
|
Опасность для здоровья человека, вы- |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Anti-age |
|
|
званная наночастицами, зависит от их количе- |
|
|
|
|
- |
ства и пути, по которому они попадают в ор- |
|||
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
ганизм, — ингаляционно, перорально или |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
•• |
€ |
трансдермально (рис. 13). |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Ингаляционное поступление |
|||
|
|
|
• |
|
|
||
|
|
|
|
|
По данным американского Национального |
||
|
|
|
|
|
|
института гигиены и безопасности труда (NIOHS), |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
наиболее распространенным способом попада- |
|
|
|
|
|
ния наночастиц в организм является ингаляция. |
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
Рис. 12. Основные классы нанокосмецевтики |
|
|
Потребители косметических продуктов и работ- |
||||
|
|
ники производств могут в том или ином объеме |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
вдыхать наночастицы. |
расчесывание. Ниосомы, микроэмульсии, наноэмульсии, на- |
|
Исследования на животных свидетельству- |
|||||
носферы и липосомы способствуют восстановлению повреж- |
ют о том, что подавляющее большинство наночастиц из |
||||||
денных волос, возвращая им утраченную текстуру и блеск [39]. |
бронхов попадает в легкие, но некоторые из них переме- |
||||||
Средства для губ |
|
|
|
|
|
щаются по нервным волокнам в головной мозг, а через |
|
|
|
|
|
|
кровь распространяются в другие органы тела [45]. |
||
Наночастицы включают в состав блесков и помад для |
Исследование токсичности диоксида кремния показало, |
||||||
смягчения губ и снижения трансэпидермальной потери |
что частицы размером 1–5 нм оказывают на организм более |
||||||
воды, а также предотвращения миграции пигмента и под- |
выраженный негативный эффект, чем частицы диаметром |
||||||
держки цвета в течение длительного времени. Липосомы |
10 нм в эквивалентной дозе. Эксперименты с углеродными |
||||||
визуально увеличивают объем губ, а гидраты подчеркива- |
нанотрубками зафиксировали, что при регулярном воздей- |
||||||
ют контур и хорошо заполняют складки. |
|
ствии в легких могут возникнуть интерстициальное воспа- |
|||||
Средства для ногтей |
|
|
|
ление и эпителиоидные гранулематозные поражения. |
|||
|
|
|
Некоторые углеродсодержащие фуллерены способ- |
Лаки для ногтей с наночастицами обладают повышен- |
ны вызывать окислительное повреждение клеток [46]. Ре- |
ной прочностью. Они быстро сохнут, очень долговечны, |
зультаты легочного введения нано- и микрочастиц TiO2 |
устойчивы к истиранию и легко наносятся [40]. Амальга- |
говорят о том, что наночастицы приводят к большему по- |
мирование наночастиц серебра придает лакам противо- |
вреждению легких, чем микрочастицы TiO2. |
грибковые свойства, что позволяет использовать их в ле- |
Наконец, наночастицы золота размером 2, 40 и 100 нм |
чении грибковых инфекций [41]. |
при интратрахеальном воздействии были обнаружены |
|
в печени и макрофагах, чего в норме быть не должно. |
ТОКСИЧНОСТЬ НАНОЧАСТИЦ
Число людей, подвергающихся воздействию наноча-
стиц, постоянно растет из-за увеличения производства
иприменения различных космецевтических продуктов с наноматериалами. Несмотря на их значительные преимущества, пока недостаточно информации по кратко-
срочным и долгосрочным последствиям для здоровья
иокружающей среды. Различными специалистами были высказаны опасения по поводу токсичности и системного эффекта наноматериалов при их нанесении на кожу [42].
Токсичность наночастиц в значительной степени зави-
сит от их поверхностных свойств, наличия покрытия, осо-
|
|
Рис. 13. Способы попадания наночастиц в организм человека
100 4-2018 | Косметика и медицина
Каул Ш., Гулати Н., Верма Д., Мухерджи С., Нагайч У. Нанотехнологии в космецевтике
Н о в ы й п р о д у к т | И н г р е д и е н т ы и р е ц е п т у р ы
Пероральное поступление
Наноматериалы могут проникать в организм per os вследствие их непреднамеренного заглатывания. Особен-
но это свойственно губным помадам, бальзамам, блескам
для губ и т.п.
Согласно исследованиям, после приема внутрь наноматериалы быстро выводятся из организма, но некоторое их количество может откладываться в различных органах. Когда мышам перорально вводили наночастицы оксида цинка диаметром 20 и 120 нм в разных дозах, органами-
мишенями становились селезенка, сердце, печень, кости
и поджелудочная железа.
Наночастицы меди встречаются во многих популярных космецевтических средствах. При их хроническом воздействии у мышей проявлялись различные токсикологические эффекты и тяжелые травмы внутренних органов [47].
Наночастицы серебра используются в раневых повязках и антимикробных препаратах. Сегодня их можно встретить и в космецевтике — мылах, кремах для лица и зубных
пастах. Смертельная для бактерий концентрация серебра оказалась летальной для фибробластов и кератиноцитов
[48]. Различные исследования, проведенные на крысах, свидетельствуют о том, что наночастицы серебра приводили к уменьшению размера и изменению формы нейронов. Кроме того, зафиксировано, что даже низкие концентрации
наночастиц серебра резко снижают функцию митохондрий
и жизнеспособность стволовых клеток мышей.
Наконец, при хроническом проглатывании грызунами
наночастиц золота диаметром 13,5 нм наблюдалось значительное снижение числа эритроцитов крови, массы те-
ла и селезеночного индекса [49].
Трансдермальное поступление
Есть 3 основных пути, по которым идет чрескожное проникновение наночастиц: внутриклеточный, трансцеллюлярный и трансфолликулярный. Мелкие частицы диа-
метром <10 нм проникают легче и в большем количестве
по сравнению с крупными (>30 нм). Царапины, раны, дер-
матит — все эти факторы значительно облегчают прохождение нанокомпонентов через роговой слой эпидермиса,
делая кожу более восприимчивой к ним [50]. Сообщалось о длительной эритеме, образовании яз-
венных струпов и отеке при местном воздействии нано-
частиц диаметром <10 нм. В одном из докладов было отмечено, что кремы для лица с фуллеренами повреждают мозг рыб и оказывают токсическое действие на клетки печени людей [51]. Некоторые исследования показали, что пептиды на основе фуллеренов обладают способностью
проникать в неповрежденную кожу, причем даже тогда,
когда это не было запланировано.
В настоящее время существует несколько проблем, касающихся воздействия наночастиц диоксида титана и оксида цинка из солнцезащитных кремов на здоровье человека
и окружающую среду. Стимулирование синтеза активных форм кислорода (Reactive Oxygen Species, ROS) является основным механизмом их токсичности. Диоксид титана и оксид цинка генерируют ROS при воздействии ультрафио летовых лучей, что негативным образом сказывается на
клеточных мембранах, белках, липидах, РНК и ДНК [52].
Исследование токсичности наночастиц TiO2 на беременных мышах показало, что у новорожденных самцов сокращалось производство спермы и уменьшался размер головного мозга. Также установлено, что наночастицы ко- бальт-хрома могут самостоятельно пересекать кожный барьер и повреждать фибробласты у людей [53].
ГЛОБАЛЬНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ НАНОПРОДУКЦИИ
Сегодня все лекарственные препараты подвергаются строгому контролю, в то время как косметика производится в гораздо более «легких» условиях. В этом плане космецевтика находится на границе между косметикой и фармацевтическими препаратами.
Американская FDA не признает термин «космецевтика» и говорит о том, что эстетические и функциональные преимущества для кожи должны реализовываться продуктами,
не проходящими через дермальный барьер. Однако мно-
гие космецевтики изменяют течение физиологических про-
цессов в коже, что формально относит их к лекарствам. При
этом производители избегают проведения клинических испытаний, чтобы не заниматься дорогостоящим и длитель-
ным процессом утверждения каждого нового продукта.
В этом плане современная реальность бросает законодателями всех стран мира новые вызовы. Как они подхо-
дят к решению вопроса?
Япония
Продукты, которые находятся между косметикой и лекарствами, здесь называются «квазилекарствами» (quasidrugs). Перед включением в коммерческие средства их ингредиенты должны быть предварительно одобрены.
Также квазилекарства проходят дополнительное тестирование перед стартом массовых продаж.
Южная Корея
Комитет Республики Корея по контролю качества продуктов питания и лекарственных препаратов (KFDA) клас-
сифицирует космецевтику как «функциональную косме-
тику» (functional cosmetics). Для повышения безопасности и всесторонней оценки новых продуктов KFDA проводит соответствующие испытания [54].
Таиланд
Здесь космецевтика называется «контролируемой косметикой» (controlled cosmetics). Она должна содержать в своем составе только одобренные FDA ингредиенты.
Новая Зеландия
Категория, в которой размещается вся космецевтика, в Новой Зеландии называется «смежными продуктами»
(related products).
Австралия
В Австралии космецевтика именуется «терапевтическими товарами» (therapeutic goods) — для их изготов-
ления используются только одобренные ингредиенты.
Косметика и медицина | 4-2018 101
И н г р е д и е н т ы и р е ц е п т у р ы | Н о в ы й п р о д у к т
Регистрация терапевтических товаров происходит в соответствующем Реестре [55].
Канада
В этой стране космецевтика называется «дермокосметикой» (dermo-cosmetics). Она не признается независи-
мым видом продукта — вместе с некоторыми лекарствами дермокосметика входит в так называемую Категорию V.
США
В США есть 3 категории: косметика, лекарства и безрецептурные препараты, а юридического определения космецевтики нет вовсе.
Европейский Союз
В Европейском Союзе косметика регулируется в соот-
ветствии с Директивой 76/768/EEC. Здесь, как и в США, нет
отдельной категории для космецевтики, но производители обязаны перечислять наночастицы на упаковке товара с приставкой «нано-», заключенной в скобки.
Китай
Космецевтика здесь называется «косметикой специального назначения» (cosmetics for special use). Она допол-
нительно проходит микробиологические, токсикологиче-
ские и канцерогенные тесты.
Согласно данным Китайского управления по контролю за продуктами и лекарствами (CFDA), все иностранные косметические продукты перед продажей товара на китайском рынке должны пройти тест на безопасность для здо-
ровья человека и получить гигиеническое разрешение. Импортированная косметика подразделяется на две
категории: обычную и специальную. Каждая из категорий требует соответствующей лицензии уже от другой организации — Государственного управления по контролю качества медикаментов и продуктов питания (SFDA).
Новые стратегии
Несмотря на то что контролирующие органы многих
стран не выделяют космецевтику в отдельную категорию, это не значит, что они смотрят на нее «сквозь пальцы». Например, если американская FDA узнает, что существует
проблема безопасности в отношении использования любой косметики или ингредиента, включая наночастицы,
она имеет право запретить продажу и/или изготовление продукта либо его ингредиента(-ов).
Агентство по охране окружающей среды США (EPA) активно исследует воздействие наночастиц на окружающую среду и здоровье человека. Основное внимание уделяется изучению 7 наиболее популярных наноматериалов: ди-
оксида титана, кремниевых наночастиц, нанотрубок, оксида церия, фуллеренов и инертных наночастиц.
Старейшая научная организация королевского общества Британии также постоянно задается вопросами о наночастицах: способны ли они проникать в кровоток, на-
капливаться в клетках и оказывать системный эффект?
Специалисты выразили желание провести больше исследований в этой области для установления эффектов, которые могут возникнуть в результате долгосрочного использования нанокосмецевтики.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В настоящее время нанотехнологии направлены на создание принципиально новых методов ухода за кожей, волосами и ногтями, а также защиты от солнца. В проведенном обзоре рассмотрены наиболее реальные направ-
ления использования различных типов наночастиц — для
улучшения активности фибробластов, повышения упругости кожи, разглаживания морщин, anti-age эффекта, соз-
дания окклюзионных пленок на коже, снижения ТЭПВ,
применения в различных уходовых продуктах, противогрибковых препаратах и т.д.
Вместе с тем приходится констатировать, что многие стороны применения наночастиц в косметологии и дерматоло-
гии, как, впрочем, и в других разделах медицины, требуют более углубленного изучения. Недостаточно исследованы
кинетика и элиминация наночастиц в живом организме, возможны их токсические и иные нежелательные эффекты.
Особое внимание следует уделить изучению отдаленных последствий попадания наночастиц различных размеров и свойств в системный кровоток в связи с их способно-
стью накапливаться в тканях организма. Без решения этих
вопросов нельзя серьезно думать о массовом производ-
стве нанокосмецевтики. Среди проблем можно назвать
и законодательное регулирование данных продуктов.
Приходится согласиться с мнением многих авторов,
что на пути развития медицинских нанотехнологий еще
много «подводных камней». Для успешного движения вперед необходимы хорошо организованные исследования
и совместные усилия многих специалистов.
ЛИТЕРАТУРА |
3. |
Bhupendra G., Prajapati Niklesh K., Ma |
6. |
Pola Chandu V., Arunachalam A., Jega- |
|
nan M., Rakesh P.P. Topical liposomes in |
|
nath S., et al. Niosomes: a novel drug de- |
|
|
|
drug delivery: A review. Int J Pavement Res |
|
livery system. Int J Novel Trends Pharm Sci |
1. Tripura P., Anushree H. Anushree novel de- |
|
Technol 2012; 4(1): 39–44. |
|
2012; 2(1): 2277–2782. |
livery systems: current trend in cosmetic |
4. |
Karim M.K., Mandal A.S., Biswas N., et al. |
7. |
Kumar G.P., Rajeshwarrao P. Nonionic |
industry. Eur J Pharm Med Res 2017; 4(8): |
|
Niosome: a future of targeted drug deliv- |
|
surfactant vesicular systems for effec- |
617–627. |
|
ery systems. J Advanc Pharm Technol Res |
|
tive drug delivery — an overview. Ac- |
2. Arora N., Agarwal S., Murthy R.S.R. Latest |
|
2010; 1(4): 374–380. |
|
ta Pharm Sinica B (APSB) 2011; 1(4): |
technology advances in cosmaceuti- |
5. |
Duarah S., Pujari K., Durai R.D., Narayanan V.H.B. |
|
208–219. |
cals. Int J Pharm Sci Drug Res 2012; 4(3): |
|
Nanotechnology-based cosmeceuticals: |
8. |
Biswal S., Murthy P.N., Sahu J., Amir F. Vesi- |
168–182. |
|
A review. Int J App Pharm 2016; 8(1): 8–12. |
|
cles of non-ionic surfactants (niosomes) |
102 4-2018 | Косметика и медицина
Каул Ш., Гулати Н., Верма Д., Мухерджи С., Нагайч У. Нанотехнологии в космецевтике
Н о в ы й п р о д у к т | И н г р е д и е н т ы и р е ц е п т у р ы
and drug delivery potential. Int J Pharm Sci Nanotech 2008; 1(1): 1–8.
9.Sudheer P., Kaushik K. Review on nioso mes — a novel approach for drug targeting. J Pharm Res 2015; 14(1): 20–25.
10.Puri D., Bhandari A., Sharma P., Choudhary D.
Lipid nanoparticles (SLN, NLC): A novel approach for cosmetic and dermal pharmaceutical. J Global Pharma Technol 2010;
2(9): 1–15.
11. Kaur I.P., Agrawal R. Nanotechnology: a new paradigm in cosmeceuticals. Rec Patents Drug Delivery Formulation 2007; 1(2): 171–182.
12.Pardeike J., Hommoss A., Muller R.H. Lipid nanoparticles (SLN, NLC) in cosmetic and pharmaceutical dermal products. Int J Pharmaceutics 2009; 366(1–2): 170–184.
13.Arora S.A., Murthy R.S.R. Latest technology advances in cosmaceuticals. Int J Pharm Sci Drug Res 2012; 4(3): 168–182.
14.Patidar A., Devendra S.T., Peeyush K., Jhageshwar V. A review on novel lipid based nanocarriers. Int J Pharmacy Pharmaceutic Sci 2010; 2(4): 234–257.
15.Songand C., Liu S. A new healthy sunscreen system for human: Solid lipid nannoparticles as carrier for 3,4,5-trimethoxybenzo- ylchitin and the improvement by adding Vitamin E. Int J Biological Macromolecules 2005; 36 (1–2): 116–119.
16.Muller R.H., Radtke M., Wissing S.A. Solid lipid nanoparticles (SLN) and nanostructured lipid carriers (NLC) in cosmetic and dermatological preparations. Advanced Drug Delivery Rev 2002; 54(Supp. 1): 131–155.
17.Souto E.B., Muller R.H. Cosmetic features and applications of lipid nanoparticles (SLN, NLC). Int J Cosmetic Sci 2008; 30(3): 157–165.
18.Dilip K., Surendra T., Suresh K.N., Roohi K.
Nanostructured lipid carrier(Nlc) a modern approach for topical delivery: a review. World J Pharm Pharm Sci 2013; 2(3): 921–938.
19.Shailesh L., Patwekar Snehal R., Ashwini P., et al. Nanostructured lipid carriers in stability improvement for cosmetic nanoparticles. Int J Pharm Pharm Res 2016; 6(1): 168–180.
20.Ronak P.P., Jay R.J. An overview on nanoemulsion: a novel approach. Int J Pharm Sci Res 2012; 3(12): 4640–4650.
21.Khan A.K., Rashid R., Murtaza G., Zahra A.
Gold nanoparticles: Synthesis and applications in drug delivery. Tropical J Pharm Res 2014; 13(7): 1169–1177.
22.Verma H.N., Singh P., Chavan R.M. Gold nanoparticle: synthesis and characterization. Veterinary World 2014; 7(2): 72–77.
23.Yeh Y.-C., Creran B., Rotello V.M. Goldnanoparticles: Preparation, properties, applications in bionanotechnology. Nanoscale 2012; 4(6): 1871–1880.
24.Thakor A.S., Jokerst J., Zavaleta C., et al. Gold nanoparticles: a revival in precious metal administration to patients. Nano Letters 2011; 11(10): 4029–4036.
25.Singh A., Garg G., Sharma P.K. Nanospheres: A novel approach for targeted drug delivery system. Int J Pharm Sci Rev Res 2010; 5(3): 84–88.
26.Mamo B. Literature review on biodegradable nanospheres for oral and targeted drug delivery. Asian J Biomed Pharm Sci 2015; 05(51): 01–12.
27.Guterres S.S., Alves M.P., Pohlmann A.R. Polymeric nanoparticles, nanospheres and nanocapsules, for cutaneous applications. Drug Target Insights 2017; 2: 147–157.
28.Fruchon S., Poupot R. Proinflammatory versus antiinflammatory effects of dendrimers: The two faces of immunomodulatory nanoparticles. Nanomaterials 2017; 7(9): E251.
29.Klajnert B., Bryszewska M. Dendrimers: Properties and applications. Acta Biochim Pol 2001; 48(1): 199–208.
30.Awani R.K., Ruchi T., Priyanka M., Pooja Y.
Dendrimers: a potential carrier for targeted drug delivery system. Pharm Biol Eval 2016; 3(3): 275–287.
31.Yapar E.A., Inal O. Nanomaterials and cosmetics. J Pharmacy Istanbul University 2012; 42(1): 43–70.
32.Hirlekar R., Yamagar M., Garse H., et al. Carbon nanotubes and its applications: A review. Asian J Pharm Clin Res 2009; 2(4): 17–27.
33.Ambikanandan M. Challenges in delivery of therapeutic genomics and proteomics. Elsevier, 2011.
34.Zhang X.-Y., Zhang P.-Y. Polymersomes in nanomedicine — A review. Curr Mol Pharmacol 2017; 13(2): 124–129.
35.Madhurilatha T., Paruchuri S. K., Suria Prabha K. Overview of cubosomes: a nanoparticle. Int J Res Pharm Chem 2011; 1: 535–541.
36.Smijs T.G., Pavel S. Titanium dioxide and zinc oxide nanoparticles in sunscreens: Focus on their safety and effectiveness. Nanotechnol Sci Applications 2011; 4(1): 95–112.
37.Glaser D.A. Anti-aging products and cosmeceuticals. Facial Plastic Surg Clinics North America 2004; 12(3): 363–372.
38.Rosen J., Landriscina A., Friedman A. Nano- technology-Based Cosmetics for Hair Care. Cosmetics 2015; 2(4): 211–224.
39.Hu Z., Liao M., Chen Y. et al. A novel preparation method for silicone oil nanoemulsions and its application for coating hair with silicone. Int J Nanomed 2012; 7: 5719–5724.
40.Bethany H. Zapping nanoparticles into nail polish. Laser Ablation Method Makes Cos-
metic Biomed Coatings Flash. Chem Eng News 2017; 95(12): 9.
41.Pereira L., Dias N., Carvalho J., et al. Synthesis, characterization and antifungal activity of chemically and fungal-produced silver nanoparticles against Trichophyton rubrum. J Applied Microbiol 2014; 117(6): 1601–1613.
42.Oberdorster G., Oberdorster E., Oberdorster J.
Nanotoxicology: An emerging discipline evolving from studies of ultrafine particles. Environ Health Perspect 2005; 113(7): 823–839.
43.Buzea C., Pacheco I.I., Robble K. Nanomaterial and nanoparticles: Sources and toxicity. Biointerphases 2007; 2(4): 17–71.
44.Yah C.S., Iyuke S.E., Simate G.S. A review of nanoparticles toxicity and their routes of exposures. Iran J Pharm Sci 2012; 8(1): 299–314.
45.Tsuji J.S., Maynard A.D., Howardetal P.C. Research strategies for safety evaluation of nanomaterials, part IV: Risk assessment of nanoparticles. Toxicol Sci 2006; 89(1): 42–50.
46.Paul J., Roel P.F.S. Toxicological characterization of engineered nanoparticles. Nanoparticle Technol Drug Delivery 2006: 161–170.
47.Nel A., Xia T., Madler L., Li N. Toxic potential of materials at the nanolevel. Science 2006; 311(5761): 622–627.
48.Poonand V.K.M., Burd A. In vitro cytotoxity of silver: Implication for clinical wound care. Burns 2004; 30(2): 140–147.
49.Zhang X.-D., Wu H.-Y., Wu D., et al. Toxicologic effects of gold nanoparticles in vivo by different administration routes. Int J Nanomed 2010; 5(1): 771–781.
50.Mavon A., Miquel C., Lejeune O., et al. In vitro percutaneous absorption and in vivo stratum corneum distribution of an organic and a mineral sunscreen. Skin Pharmacol Physiol 2006; 20(1): 10–20.
51.Sayes C.M., Fortner J.D., Guoetal W. The differential cytotoxicity of water-solu- ble fullerenes. Nano Letters 2004; 4(10): 1881–1887.
52.Shi H., Magaye R., Castranova V., Zhao J. Titanium dioxide nanoparticles: a review of current toxicological data. Part Fib Toxicol 2013; 10(1): art.15.
53.Posada O.M., Tate R.J., Grant M.H. Toxicity of cobalt-chromium nanoparticles released from a resurfacing hip implant and cobalt ions on primary human lymphocytes in vitro. J Applied Toxicol 2015; 35(6): 614–622.
54.Marchantand G.E., Sylvester D.J. Transnational models for regulation of nanotechnology. J Law Med Ethics 2006; 34(4): 2–13.
55.David N.B. Review of the regulation of products at the interface between cosmetics and therapeutic goods. 2005.
Косметика и медицина | 4-2018 103