Гиалуроновая кислота в коже и косметике

  Автор:
  Comments Off

Жан-Марк Сеньоре
Alban Muller International, Франция
The skin moisturizing level is closely related to the content in the dermis of hyaluronic acid which is able to absorb up to 1000 times its weight in water. Besides its excellent moisturizing activity, hyaluronic acid is a very pleasant ingredient to use in cosmetics. It has a good biocompatibility with the skin. The AMI product is a sodium salt of hyaluronic acid with average molecular weight of 1000 kDa. It is obtained by biotechnology, thus being perfectly reproducible, pure and controlled.

Введение

Гиалуроновая кислота содержится в коже животных и человека, в суставной жидкости и связках, в стекловидном теле и пуповине, в коже акулы и в петушиных гребнях, а также в клетках некоторых бактерий. Функции ее весьма разнообразны и порой загадочны, начиная с регуляции содержания влаги в тканях и заканчивая таинственными процессами миграции и дифференцировки клеток1. В косметике гиалуроновая кислота и ее натриевая соль, гиалуронат натрия, применяются, главным образом, в качестве увлажняющего компонента. Кроме этого, гиалуроновая кислота как косметический ингредиент обладает рядом других интересных свойств.

Способность гиалуроновой кислоты связывать воду можно наглядно продемонстрировать, если взять 2%-ый раствор гиалуроновой кислоты в воде. Нетрудно подсчитать, что в такой смеси содержится 98% воды. И все же она настолько надежно связана с гиалуроновой кислотой, что полученную смесь можно взять в руки, как гель, несмотря на то, что это - жидкость. Даже 1%-ый раствор гиалуроновой кислоты обладает заметной вязкостью, поскольку ее молекулы образуют в воде нечто наподобие сетки. Недаром гиалуроновую кислоту иногда называют молекулярной губкой.

Молекула гиалуроновой кислоты состоит из повторяющихся дисахаридных звеньев N-ацетил-D-глюкозамина и глюкуроновой кислоты (рис. 1). По химической природе гиалуроновая кислота - это полисахарид из семейства глюкозаминогликанов. Почти половина всей гиалуроновой кислоты в организме человека сосредоточена в его коже, где она располагается в соединительной ткани дермы между волокнами коллагена и эластина, а также в клетках рогового слоя корнеоцитах.

Гиалуроновая кислота как натуральный увлажнитель

В дерме содержится почти 70% воды, что составляет от 15 до 18% всей воды организма. Содержание воды в дерме зависит от возраста, состояния организма и генетических особенностей. В роговом слое также есть вода, содержание которой практически постоянно, если роговой слой не поврежден. Это, во-первых, связанная, или первичная вода (5% сухого веса), и, во-вторых, слабо связанная, или вторичная вода (30% сухого веса)2. Кроме этого, есть еще свободная вода, содержание которой зависит от относительной влажности окружающей среды и от присутствия в роговом слое гигроскопических (способных притягивать и удерживать воду) молекул.

Нормальный водный баланс очень важен для внешнего вида кожи. При гипергидратации кожа сморщивается и набухает (эффект длительного купания), а при дегидратации кожа теряет упругость и покрывается морщинами (эффект крокодиловой кожи). Гипергидратация - явление достаточно редкое, и чаще всего коже угрожает дегидратация. Для первых наземных животных сохранение влаги в коже было равноценно сохранению жизни, поэтому водосберегающие системы постоянно оттачивались и совершенствовались в процессе эволюции.

Водный баланс кожи поддерживается разнонаправленными водными потоками - диффузией воды в дерму сквозь стенки сосудов и испарением ее через роговой слой. Диффузия и испарение - это два пассивных процесса, поэтому особое значение приобретают водоудерживающие свойства дермы и эпидермиса. Гидратированное состояние дермы поддерживает гиалуроновая кислота, которая обладает способностью связывать в 1000 раз больше воды, чем весит сама.

С одной стороны, роговой слой является механическим препятствием для испаряющейся жидкости, а с другой - способен "притягивать" и удерживать влагу, содержащуюся в атмосфере. Поглощением влаги из воздуха наряду с другими гигроскопическими молекулами (например, мочевиной) занимается и гиалуроновая кислота. Комплекс гидрофильных и гигроскопических молекул, сосредоточенный в корнеоцитах, носит название натурального увлажняющего фактора (natural moisturizing factor - NMF).

С возрастом водный баланс кожи нарушается, и потери воды начинают превышать ее поступление. Это происходит как за счет уменьшения количества влаги, которая просачивается в дерму через кровеносные сосуды (ухудшается общее кровоснабжения кожи), так и за счет нарушения работы водосберегаюших систем. В частности, снижается синтез гиалуроновой кислоты в дерме и эпидермисе и ускоряется ее разрушение под действием различных факторов.

Гиалуроновая кислота в косметике

Гиалуроновая кислота считается одним из самых "приятных" косметических ингредиентов. Это белый порошок, который медленно, но полностью растворяется в воде, образуя вязкий, бесцветный, слегка опалесцирующий гель уже при концентрации 1%. Этот гель может быть сохранен для последующего использования в косметических композициях. Эмульсии на основе гиалуроновой кислоты имеют мягкую и нежную консистенцию, а кроме того, она прекрасно совместима с кожей и никогда не вызывает раздражения и аллегрических реакций3 . Сходными свойствами обладают натриевая и калиевая соли гиалуроновой кислоты, которые также используются в косметике. Если бы с помощью косметических средств удавалось восполнить дефицит гиалуроновой кислоты непосредственно в дерме, это позволило бы сохранить нормальную гидратацию кожи даже на фоне сниженного кровоснабжения. Однако, гиалуроновая кислота косметических кремов не способна проникнуть даже в эпидермис, а тем более достичь дермы. И все же, несмотря на то, что область влияния косметики, содержащей гиалуроновую кислоту (так же, как и любой другой косметики), ограничена роговым слоем, она способна реально увлажнять кожу и заметно улучшать ее внешний вид4.

Раствор гиалуроновой кислоты хорошо распределяется по всей поверхности кожи, образуя легкую пленку, которая активно всасывает влагу из воздуха. Это способствует увеличению содержания свободной воды в роговом слое, а также создает эффект "дополнительной влажности", который помогает снизить испарение воды с поверхности кожи.

По сравнению с другими распространенными увлажнителями гиалуроновая кислота имеет ряд преимуществ. Как легко увидеть на рис. 2, гиалуроновая кислота имеет самую высокую гигроскопичность (способность связывать воду) по сравнению с другими распространенными увлажняющими агентами, такими, как глицерин и сорбитол. При этом, в отличие от глицерина, она сохраняет свою активность в сухой атмосфере (рис. 3). Такое свойство можно назвать "эффектом памперса" - поглощенная вода удерживается внутри в виде геля и не испаряется даже при понижении относительной влажности окружающего воздуха. Это ценное качество нашло применение в медицине при лечении ран. Оказывается, для того, чтобы рана заживала без рубца, ее, вопреки распространенному мнению, надо поддерживать в состоянии постоянной влажности. Влажная стерильная среда позволяет клеткам свободно передвигаться и производить необходимые ремонтные работы. Гелевая увлажняющая пленка из гиалуроновой кислоты или из гиалуроновой кислоты с хитозаном позволяет создавать именно такие условия.

Но, как показывают результаты научных исследований, роль гиалуроновой кислоты не ограничивается одним лишь увлажнением раневой поверхности. Замечено, что у плода заживление ран всегда идет без образования рубца. При этом в области повреждения обнаруживается большое количество гиалуроновой кислоты. Предполагается, что она стимулирует миграцию эпидермальных клеток и снижает продукцию коллагена5.

Таким образом, пленка из гиалуроновой кислоты на поверхности раны оказывает двойной эффект -
(1) создает условия для передвижения клеток и
(2) активизирует процессы регенерации. В результате рана заживает, не оставляя шрамов, что особенно важно, если она расположена на лице и других открытых участках тела6.

После применения косметики с гиалуроновой кислотой кожа выглядит более мягкой, гладкой и нежной. И это не просто внешний эффект, характерный для большинства эмолентов. Дело в том, что влажная среда, которую создает гиалуроновая кислота у поверхности кожи, уменьшает испарение воды через роговой слой, так как интенсивность испарения зависит от относительной влажности окружающего воздуха. Это весьма существенно, поскольку проницаемость рогового слоя для воды может резко увеличиваться под воздействием УФ излучения, разрушительного действия поверхностно-активных веществ и загрязнений, окружающих нас повсюду. Гиалуроновая кислота в составе солнцезащитных средств, дневных кремов и декоративной косметики может на время "прикрыть" поврежденный роговой слой, не позволяя коже обезвоживаться, пока идут восстановительные процессы в эпидермисе. Кроме того, полимерная сеть, которую гиалуроновая кислота образует на поверхности кожи, позволяет биологически активным веществам, входящим с состав косметических средств, дольше на ней задерживаться, что повышает вероятность того, что они проникнут в эпидермис.

В отличие от многих биологически активных веществ, гиалуроновая кислота проявляет все свои ценные свойства при весьма низких концентрациях (0.01-0.1%), что позволяет создавать эффективную косметику, цена которой будет устраивать как производителей, так и потребителей. В основном, это относится к гиалуроновой кислоте большого молекулярного веса. В настоящее время гиалуроновая кислота и ее соли входят в состав увлажняющих кремов, губной помады и бальзамов для губ, антицеллюлитных кремов, гелей для век, лосьонов после загара, противовоспалительных лосьонов, ранозаживляющих и солнцезащитных средств.

Приготовление:

  1. Расплавить фазу А при 80о С.
  2. Нагреть фазу B до 80о С.
  3. Добавить B в А.
  4. При непрерывном перемешивании постепенно добавить фазу С при 80о С.
  5. При 50о С добавить фазу D при перемешивании и затем смешать с Е.
  6. При 40о С добавить фазу F, а затем G.

Гиалуроновая кислота как косметическое сырье

Гиалуроновая кислота была обнаружена в 1934 году Meyer и Palmer в стекловидном теле коровьего глаза (thialos (греч.) - стекло). Вскоре ее уникальные свойства заинтересовали разработчиков и производителей косметической продукции. Вся история гиалуроновой кислоты - это история совершенствования методов ее выделения и очистки. Дело в том, что качество гиалуроновой кислоты как косметического ингредиента определяется ее молекулярным весом. В зависимости от источника и технологии получения гиалуроновой кислоты ее молекулярный вес может варьировать от 70 до 4000 кДа. Чем длиннее молекулярная цепочка и чем меньше разброс по молекулярному весу, тем лучше формируется полимерная сеть, тем больше вязкость раствора при низких концентрациях и тем большую поверхность кожи можно покрыть непрерывной увлажняющей пленкой.

Чаще всего гиалуроновую кислоту получают из петушиных гребней, но в некоторых случаях используется пуповина человека и стекловидное тело глаз крупного рогатого скота.

Этапы выделения включают:

  • ферментативное расщепление соединительной ткани;
  • специфическое фракционирование с удалением белков и липидов;
  • очистка;
  • первичное экстрагирование;
  • осаждение и высушивание.

В последнее время гиалуроновую кислоту все чаще получают биотехнологическим путем из растительного сырья с использованием бактериальных культур7 . Для получения нашей продукции мы применяем культуру бактериальных клеток Streptococcus zooepidermicus на пшеничном субстрате.

Этапы получения гиалуроновой кислоты по технологии AMI:

  1. Биосинтез: бактерии размножаются и помещаются в бродильный чан, где они синтезируют гиалуроновую кислоту в специальных и контролируемых условиях.
  2. Очистка: гиалуроновая кислота выделяется из клеток и очищается.
  3. Осаждение и высушивание.
  4. Бактериологический и реологический лабораторный контроль, который дает нам уверенность в качестве продукта.

Биотехнологический путь позволяет получать большие количества продукта с заданным молекулярным весом и стандартизированными реологическими свойствами. Поэтому он более выгоден экономически.

В таблицах 1 и 2 даны параметры гиалуроната натрия и 1%-ого раствора гиалуроновой кислоты производства AMI.

Таблица 1. Гиалуронат натрия (Sodium hyaluronate)
Органолептический анализ
Внешний вид мелкодисперсный порошок
Цвет белый
Растворимость в воде растворим
Растворимость в растворе NaCl растворим
Растворимость в органических растворителях нерастворим
Физико-химические свойства
рН (1%-й раствор в воде) 6,5 ± 1,0
Влажность < 8%
Средний молекулярный вес 1000 кДа
Истинная вязкость 1700 мл /г
Общий осадок 10% ± 2,5 %
Общий азот 2,1-3,3 %
Микробиологический анализ
Общее число колоний на чашке Петри < 200 /г
Дрожжи и плесневые грибки 0 /г
Escherichia coli 0 /г
Таблица 2. Гиалуроновая кислота, 1%-й раствор (1% Hyaluronic acid)
Органолептический анализ
Внешний вид гель
Растворимость в воде растворим
Растворимость в органических растворителях нерастворим
Физико-химические свойства
рН 6,5 ± 1,0
Средний молекулярный вес 1000 кДа
Микробиологический анализ
Общее число колоний на чашке Петри < 100 /г
Дрожжи и плесневые грибки 0 /г
Escherichia coli 0 /г

Заключение

Гиалуроновая кислота является естественным компонентом кожи человека, где она играет важную роль в поддержании нормального водного баланса. Различные неблагоприятные факторы внешней среды, такие, как Уф облучение и химические загрязнения, могут вызывать разрушение гиалуроновой кислоты. Кроме этого, синтез гиалуроновой кислоты уменьшается с возрастом.

Гиалуроновая кислота косметических средств, находясь на поверхности кожи, формирует непрерывную тонкую пленку, которая сохраняет естественную влажность кожи, не нарушая газообмен. Она прекрасно совместима с кожей и не вызывает аллергических реакций и раздражения.

Косметика, содержащая гиалуроновую кислоту, смягчает, увлажняет и защищает кожу, заметно улучшая ее внешний вид. В медицине гиалуроновая кислота применяется для ускорения заживления ран (особенно в ожоговой практике) и в офтальмологии.

Увлажняющие свойства гиалуроновой кислоты зависят от ее молекулярного веса. Чем выше молекулярный вес, тем лучше формируется непрерывная увлажняющая пленка. По технологии AMI получается гиалуроновая кислота с молекулярным весом 1000 кДа, которая позволяет достичь превосходного увлажняющего эффекта при концентрациях от 0.01% (для сухого порошка) до 1-5 % для 1%-ого раствора.

Гиалуроновая кислота рекомендуется для высококачественных увлажняющих кремов и гелей, однако, может применяться практически в любой косметической продукции, включая декоративную косметику.

Список литературы:

  1. Stern R, Frost GI, Shuster S, Shuster V, Hall J, Wong T, Gacunda P. "Hyaluronic acid and skin". Cosm &Toil, 1998; 113: 43-48.
  2. Bettinger J, Mailbach HI. "SC water-binding capacity". Cosm &Toil, 1997; 112: 49-53.
  3. Iordanov I, Bainova A, Chipilska L. "A hygienic study of new raw materials for cosmetic agents and household chemical preparations". Probl Khig, 1990;15:30-8.
  4. Tan SW, Johns MR, Greenfield PF. "Hyaluronic acid - a versatile biopolymer". Aust J Biotechnol, 1990; 4(1): 38-43.
  5. Lorenz HP, Adzick NS/ "Scarless skin wound repair in the fetus". West J Med, 1993; 159(3): 350-355.
  6. Manuskiatti W, Maibach HI. "Hyaluronic acid and skin: wound healing and aging". Int J Dermatol, 1996; 35(8): 539-544.
  7. Sutherland IW. "Novel and established applications of microbial polysaccharides". Trends Biotechnol, 1998; 16(1): 41-46.

 

Источник: http://www.vrach-kosmetolog.ru

Интересная статья? Поделитесь ею пожалуйста с другими:
Школа лидерства. Путь к успеху.