Dołącz do czytelników
Brak wyników

Wiadomości dermatologiczne , Otwarty dostęp

27 marca 2019

NR 2 (Marzec 2019)

Bezpieczne mycie – surfaktanty a bariera skórna

0 165

Technologia wytwarzania środków do mycia ma długą historię. Wszelkie kierunki rozwoju miały na uwadze pozyskiwanie bezpiecznych środków do mycia ciała, włosów oraz twarzy. Bezpieczeństwo tych środków jest ściśle związane z surfaktantami (surface active compounds – SAC) zastosowanymi w preparacie, ale nie bez znaczenia są także substancje towarzyszące. Bardzo często przyczyną problemów skórnych, takich jak: suchość skóry, podrażnienie, świąd, mogą być stosowane środki do mycia. Do kontaktu skóry z surfaktantami dochodzi nie tylko podczas zabiegów higienicznych, ale również ze względu na powszechność ich występowania w czasie styczności z środkami chemii gospodarczej, żywnością i innymi. Z tego względu pewne grupy zawodowe są szczególnie narażone na kontakt z detergentami. Zrozumienie interakcji skóra – bariera skórna – surfaktant oraz konsekwencje kliniczne tych zjawisk wydają się bardzo ważne dla właściwego planowania procesu terapeutycznego w chorobach skóry oraz alergologii.

Oczywistym i pożądanym efektem związanym ze stosowaniem surfaktantów jest efekt mycia skóry (zabieg higieniczny). Jednak poza nim spodziewać się można również działań niepożądanych. Do działań takich należą: naruszenie struktury warstwy rogowej naskórka (stratum corneum – SC), wypłukiwanie lipidów oraz białek, jak również wbudowywanie się surfaktantów w struktury warstwy rogowej. Niniejszy artykuł ma na celu przybliżenie aktualnej wiedzy w zakresie interakcji skóra–bariera skórna–surfaktant w ujęciu molekularnym. Wiele uwagi autor artykułu poświęca bezpieczeństwu stosowanych surfaktantów w produktach myjących i w sposób przystępny stara się pokazać te interakcje. Zrozumienie tych mechanizmów jest niełatwe, ale może mieć bardzo duże znaczenie dla procesu terapeutycznego w aspekcie zależności lek–emolient–produkt do mycia. 
Obecnie coraz więcej prac badawczych w zakresie pozyskiwania surfaktantów dotyczy surfaktantów na bazie aminokwasów oraz surfaktantów geminalnych (wielofunkcyjnych). Nowe surfaktanty, jak również substancje pomocnicze, przyczyniają się do tworzenia coraz lepszych preparatów do mycia twarzy, ciała i włosów. Nadrzędnym celem producentów powinno być dostarczanie produktów nie tylko bezpiecznych w rozumieniu zależności potencjał drażniący – reakcje alergiczne, ale również utrzymujących poziom nawilżenia skóry w stosunkowo długim czasie. 

Podział oraz mechanizm działania surfaktantów

Najogólniej ujmując, mycie to usuwanie brudu, łoju oraz innych zanieczyszczeń z powierzchni skóry. Ponieważ surfaktanty mają hydrofilowe główki o charakterze polarnym oraz lipofilowe niepolarne ogony, mają one zdolność wiązania substancji lipofilowych, a następnie ich rozpuszczania, tak by brud mógł być wypłukany wodą. Po przekroczeniu pewnego stężenia, nazywanego krytycznym stężeniem micelarnym (critical micelle concentration – CMC), monomery surfaktantów gromadzą się w micele, czyli tzw. agregaty, w których hydrofilowe główki stykają się z polarnym rozpuszczalnikiem (wodą), a hydrofobowe ogony orientują się do środka miceli. Brud i lipofilowe cząstki zostają uwięzione w hydrofobowym obszarze, podczas gdy zewnętrzna powierzchnia hydrofilowa rozpuszcza zabrudzenie w wodzie użytej do mycia. Krytyczne stężenie micelarne to najważniejszy parametr fizykochemiczny opisujący surfaktanty. Tworzenie układów micelarnych ma ogromne znaczenie dla bezpieczeństwa stosowania surfaktantów. Zagadnienie to z punktu widzenia oddziaływań surfaktant – bariera skórna zostanie dokładnie omówione w dalszej części artykułu.
Surfaktanty klasyfikowane są z uwagi na charakter ich polarnych elementów strukturalnych (główek) [1, 2]. Surfaktanty kationowe mają dodatnio naładowane polarne główki, podczas gdy surfaktanty anionowe mają ładunek przeciwny. Surfaktanty niejonowe nie są obdarzone żadnym ładunkiem. Natomiast surfaktanty amfoteryczne mają ładunek zarówno dodatni, jak i ujemny, co sprawia, że ich wartość wypadkowa równa się zero. Hydrofobowe ogony surfaktantów różnią się długością łańcucha i składem, w zależności od kwasu tłuszczowego, od którego pochodzą. Generalnie surfaktanty anionowe oferują lepsze właściwości myjące i pianotwórcze, jednakże są one szczególnie mocno drażniące dla skóry. Historycznie rzecz ujmując, surfaktanty anionowo czynne wprowadzone zostały do produkcji środków myjących już w czasach starożytnych, z uwagi na powszechną dostępność tłuszczów zwierzęcych oraz roślinnych [3]. 

Ryc. 1. Wzór ogólny surfaktantu anionowo czynnego

Surfaktanty te z uwagi na ładunek dodatni wykazują działanie antybakteryjne, co jest wykorzystywane do dezynfekcji, jak również mogą pełnić funkcje konserwujące. Przykładowo chlorki benzalkoniowy i cetylpirydyniowy są powszechnie stosowane w farmacji, w stężeniach 0,005–1%. Mniejsze stężenia mają zastosowanie do odkażania błon śluzowych, większe natomiast do odkażania skóry, a w połączeniu z alkoholem do odkażania narzędzi i sprzętu medycznego oraz rąk. Chlorek benzalkoniowy stosowany jest również jako środek konserwujący różne postaci leku.

Ryc. 2. Schemat surfaktantu kationowo czynnego


Środki powierzchniowo czynne amfoteryczne (obojnacze) reprezentowane przez pochodne betainy są często stosowane jako kosurfaktanty w połączeniu z anionowo czynnymi surfaktantami lub surfaktantami z innych grup. Najnowszą grupę surfaktantów stanowią surfaktanty na bazie aminokwasów (amino acid-based surfactants – AAS) [4]. Mogą one występować w formie soli sodowych, potasowych, w formie amidowej lub estrów. Jednakże najczęściej stosowanymi obecnie są pochodne glicyny, alaniny oraz kwasu glutaminowego. Jest to grupa pochodnych stanowiących składniki formulacji, takich produktów jak: szampony, płyny myjące do twarzy, żele pod prysznic, mydła w płynie, płyny do demakijażu i inne produkty farmaceutyczno-kosmetyczne.
Badania naukowe wskazują na korzystny profil tych surfaktantów i uważane są za hipoalergiczne oraz pozbawione działania komedogennego. Wykazują one silne powinowactwo do struktur białkowych, dzięki czemu przyczyniają się do zapewnienia długotrwałego komfortu i uczucia miękkości skóry. Ich pH zbliżone do pH skóry, korzystny profil nawilżający oraz redukcja działania drażniącego innych surfaktantów (np. SLS) sprawiają, że są coraz częściej stosowane w produkcji wysokiej jakości preparatów do pielęgnacji skóry ciała i włosów. Surfaktanty na bazie aminokwasów, oprócz bardzo dobrych właściwości użytkowych, są również przyjazne dla środowiska, ponieważ łatwo ulegają procesom biodegradacji. 

Ryc. 3. Betaina kokosowa (AAS) jako przykład surfaktantu na bazie aminokwasu


Surfaktanty niejonowe to takie, w których część aktywna powierzchniowo nie jest obdarzona ładunkiem, np. RCOOCH2CHOHCH2OH (monogliceryd kwasu tłuszczowego), RC6H4(OC2H4)xOH (alkilofenol polioksyetylenowany), R(OC2H4)xOH (alkohol polioksyetylenowany), polisorbaty i inne. Niejonowe surfaktanty wykazują wyższą zdolność do wypłukiwania lipidów ze struktur bariery skórnej, są natomiast mniej agresywne w stosunku do struktur białkowych [5].
Najczęściej stosowanymi surfaktantami są surfaktanty anionowe oraz amfoteryczne. Surfaktanty kationowe są rzadziej używane z powodu niskiej biodegradowalności. Surfaktanty amfoteryczne ze względu na wysoki koszt produkcji są używane w zastosowaniach specjalistycznych.

Ryc. 4. Porównanie mydeł z surfaktantami na bazie aminokwasów (amilite, amisoft – surfaktanty aminokwasowe)

Oddziaływanie bariera skórna – surfaktant 

Częstą przyczyną powstawania podrażnień, reakcji alergicznych oraz wysuszenia skóry są kosmetyki, w tym preparaty do mycia. Z uwagi na zakres niniejszego artykułu przedstawione zostaną najczęstsze działania niepożądane wywołane przez preparaty do mycia zawierające surfaktanty. Działania te mogą występować z różnym nasileniem i zmienną częstotliwością. Bez wątpienia, działania te zależą od struktury surfaktantu, stężenia, w jakim zostały użyte w produkcie, składu oraz pH. Ten ostatni parametr kwasowości zawsze był podkreślany w sposób szczególny i przyjęto, że optymalna wartość pH dla wyrobów kosmetycznych to pH = 5,5. Nie bez znaczenia jest czas ekspozycji, jak również powierzchnia ciała, na jaką preparat był stosowany. Analizując potencjał drażniący surfaktantów, należy brać pod uwagę, do jakiej grupy surfaktant należy. Generalnie przyjąć trzeba, że surfaktanty anionowo czynne mają wyższy potencjał drażniący od surfaktantów niejonowych, obojnaczych oraz aminokwasowych. Chcąc porównać działanie drażniące surfaktantów, bardzo ważne jest, aby standaryzować procedury badawcze, a w szczególności stężenia stosowanych surfaktantów, pH roztworu, czas ekspozycji i inne. Rycina 6. przedstawia diagram obrazujący potencjał drażniący surfaktantów powszechnie stosowanych do wytwarzania środków myjących. Najwyższy indeks drażniący mają sodium lauryl sulfate (SLS) oraz ich sól amonowa, jako surfaktanty anionowo czynne. Działanie to można zmniejszyć poprzez wprowadzenie ugrupowania etoksylowego (sodium laureth sulfate – SLES). Innym sposobem na obniżenie potencjału drażniącego surfaktantów anionowo czynnych jest ich łączenie z surfaktantem pomocniczym z grupy np. betain lub surfaktantem niejonowym. Aktualnie podkreśla się również zastosowania w tym celu AAS.
 Środki powierzchniowo czynne mogą w różny sposób oddziaływać na skórę. Wykazują one różnego rodzaju interakcje z lipidami oraz białkami warstwy rogowej naskórka [3, 7]. Mogą one penetrować przez warstwę rogową i dalej przez kolejne warstwy naskórka. W warstwie rogowej oddziałują z lipidami cementu komórkowego oraz z keratyną. W efekcie dalszej penetracji mogą powodować uszkodzenie błon komórkowych, uwalniając mediatory prozapalne. 

Ryc. 5. Zmiana profilu nawilżenia skóry w czasie od umycia do 90 min po zastosowaniu typowego środka myjącego (1) – zaadaptowano na podstawie [7]. Oczekiwany profil nawilżenia idealnego środka do mycia – (2)


Z uwagi na podobieństwo strukturalne do kwasów karboksylowych, surfaktanty anionowo czynne poprzez oddziaływania hydrofobowe szczególnie intensywnie oddziałują z lipidami bariery skórnej. Wcześniej uważano, że ten rodzaj interakcji dotyczy tylko monomerów surfaktantów. Obecnie przyjmuje się, że również micele mogą penetrować głębsze warstwy skóry. W związku z tym ważnym parametrem surfakt...

Artykuł jest dostępny dla zalogowanych użytkowników w ramach Otwartego Dostępu.

Załóż konto lub zaloguj się.
Czekają na Ciebie bezpłatne artykuły pokazowe z wybranych numerów czasopisma.
Załóż konto Zaloguj się

Przypisy