Surowce tłuszczowe
Tradycyjne surowce tłuszczowe oleje roślinne tłuszcze zwierzęce naturalne woski wosk pszczeli, lanolina, woski kopalne i roślinne węglowodory olej parafinowy, wazelina, skwalen alkohole tłuszczowe glicerydy
Nowe surowce tłuszczowe ciekłe woski estry rozgałęzionych lub nienasyconych kwasów tłuszczowych z rozgałęzionymi lub nienasyconymi alkoholami tłuszczowymi estry kwasów tłuszczowych z alkoholami niskocząsteczkowymi rozgałęzione alkohole tłuszczowe ceramidy i pseudoceramidy
Inne surowce hydrofobowe Silikony
Zastosowania lipidów Surowce bazowe emulgatory składniki konsystencjotwórcze bazy sztyftów Emolienty Składniki renatłuszczające Składniki biologicznie czynne
Lipidy w kosmetykach Kosmetyki pielęgnacyjne emulsyjne działanie nawilżające, emoliencyjne, ochronne, biologiczne itp. Kosmetyki myjące działanie renatłuszczające Kosmetyki kolorowe składniki bazowe, działanie emoliencyjne, ochronne Kosmetyki do włosów działanie kondycjonujące
Lipidy w kosmetykach Znaczenie lipidów w emulsjach: stabilność lepkość odczucia na skórze zwilżalność/dyspergowanie pigmentów solubilizowanie składników aktywnych efektywny efekt pielęgnacyjny własności filmotwórcze (okluzja)
Działanie lipidów na skórę Większość kosmetycznego działania lipidów na skórę jest działaniem czysto fizykochemicznym warstwy okluzyjne wpływ na cement międzykomórkowy Tylko bardzo nieliczne związki tłuszczowe mogą wykazywać aktywność biologiczną w ludzkiej skórze NNKT i ich pochodne substrat do syntezy eikozanoidów wiązanie z receptorem PPAR
Powierzchnia skóry powierzchnia skóry pokryta jest sebum lipidy sebum tworzą emulsję chronią skórę przed: nadmierną utratą wody działaniem czynników zewnętrznych trójglicerydy 43% woski 25% skwalen 12% wolne kwasy 10% estry cholesterolu 2,5% cholesterol 2,5%
Kosmetyczne działanie lipidów Naniesienie kremu na skórę Odparowanie wody Dyfuzja składników do s.c. Utworzenie warstwy okluzyjnej nieciągłej ciągłej dyfuzja do głębszych warstw naskórka uzupełnianie cementu międzykomórkowego s.c. hydroliza do lipidów prostych uszkodzenie cementu międzykomórkowego hydroliza lub transacylowanie zmniejszenie TEWL zwiększenie TEWL zmniejszenie TEWL przywrócenie równowagi nadmierne zmniejszenie TEWL, zakłócenie równowagi synteza eikozanoidów
Okluzja Warstwa powstała po odparowaniu wody Stanowi czynnik hamujący TEWL Jej działanie zależy od zastosowanych składników Jest magazynem dozującym substancje czynne do warstwy rogowej naskórka Determinuje własności sensoryczne
Okluzja okluzja ciągła nieprzepuszczalny film na powierzchni skóry zmniejszenie TEWL - zahamowanie odparowywania wody zaburzenia syntezy lipidów i NMF (brak odbudowy) zaburzenia procesów keratynizacji zatrzymanie w naskórku prozapalnych cytokin częściowe zahamowanie syntezy DNA=odnowy komórek okluzja nieciągła film na powierzchni skóry tylko częściowo hamuje odparowywanie wody zmniejszenie TEWL synteza lipidów i proces keratynizacji nie ulegają zaburzeniom
Działanie okluzyjne Tendencje do tworzenia okluzji ciągłej woski o wysokich temperaturach topnienia węglowodory o wysokich temperaturach topnienia trójglicerydy Charakter warstwy okluzyjnej może być związany z jej grubością
Działanie okluzyjne Okluzja nieciągła i dziurawienie okluzji ciekłe woski estry alkoholi niskocząsteczkowych silikony
Działanie emoliencyjne Warstwa okluzyjna ogranicza TEWL Skutek bezpośredni zwiększenie zawartości wody w warstwie rogowej i głębszych warstwach naskórka Skutek pośredni - zmiękczenie skóry, wygładzenie Działanie substancji hydrofobowych na skórę najczęściej jest określane jako działanie emoliencyjne
Surowce tłuszczowe Większość surowców tłuszczowych zawiera w swojej strukturze reszty kwasów tłuszczowych oleje i tłuszcze naturalne triglicerydy woski syntetyczne estry kwasów i alkoholi tłuszczowych lecytyny fosfolipidy ceramidy estry sfingozyny lub fitosfingozyny
Kwasy tłuszczowe
Kwasy tłuszczowe nasycone nienasycone mononienasycone wielonienasycone rozgałęzione hydroksykwasy
Kwasy nasycone masłowy (butanowy) C4 kapronowy (heksanowy) C6 kaprylowy (oktanowy) C8 kaprynowy (dekanowy) C10 laurynowy (dodekanowy) C12 mirystynowy (tetradekanowy) C14 palmitynowy (heksadekanowy) C16 stearynowy (oktadekanowy) C18 arachinowy (eikozanowy) C20 behenowy (dokozanowy) C 22 lignocerynowy (tetrakozanowy) C24
Kwasy mononienasycone krotonowy (butenowy, n-2) C4 palmitooleinowy (heksadecenowy, n-7) C16 oleinowy (oktadecenowy n-9) C18 elaidynowy (oktadecenowy n-9) C18 erukowy (dokozenowy n-9) C22 cetolowy (dokozenowy n-11) C22
NNKT rodzina kwasu linolowego n-6 linolowy γ-linolenowy O HO O HO dihomo -γ-linolenowy arachidonowy
NNKT rodzina kwasu α-linolenowego n-3 α-linolenowy HO O eikozapentaenowy C20:5 dokozaheksaenowy C22:6
Kosmetyczne znaczenie NNKT zmniejszenie TEWL nawilżenie uelastycznienie regulacja podziałów komórkowych normalizacja wzrostu i złuszczania naskórka wygładzenie złagodzenie procesów zapalnych
Znaczenie NNKT w fizjologii naskórka składnik cementu międzykomórkowego prawidłowe funkcjonowanie bariery wodno-lipidowej elastyczność naskórka substrat w syntezie eikozanoidów regulacja podziałów komórkowych wpływ na przebieg procesów zapalnych ligand aktywujący Peroxisome Proliferator- Activated Receptor (PPAR)
brak NNKT zaburzenia funkcjonowania naskórka
Przyczyny niedoboru NNKT brak NNKT w pożywieniu zaburzenia metabolizmu - dezaktywacja 6- desaturazy Skutki: Zablokowanie syntezy prostaglandyn Zaburzenia podziałów komórkowych - zwiększenie TEWL - zwiększenie przenikalności naskórka - zmniejszenie wydzielania gruczołów łojowych - odbarwienia - pogrubienie naskórka, szorstkość, szarość, łuszczenie
Cement międzykomórkowy skład lipidów ceramidy 40% sterole i pochodne 25% kwasy tłuszczowe 18% węglowodory 11% inne 6%
Skład lipidów cementu s.c. rodzaj substancji (ceramidy, sterole, wolne kwasy, trójglicerydy itp.) odpowiednie proporcje - prawidłowa budowa spoiwa zakłócone proporcje - nieprawidłowa budowa i zwiększona przepuszczalność skład kwasów tłuszczowych w lipidach, zwłaszcza w ceramidzie 1 odpowiednia zawartość kwasów wielonienasyconych (NNKT), głównie linolowego warunkuje prawidłową budowę i dobre własności barierowe niedobór NNKT powoduje zwiększoną przepuszczalność i wysychanie skóry
Wpływ na cement Negatywny: - zmniejszanie ilości lipidów wymywanie (niezemulgowane ciekłe lipidy, spc) - zmiana struktury cementu poprzez wprowadzanie lipidów zmieniających organizację cementu Pozytywny: - uzupełnianie lipidów cementu (ceramidy, sterole, skwalen, wolne kwasy tłuszczowe, niewielkie ilości węglowodorów z warstw okluzyjnych, produkty hydrolizy emolientów o budowie estrowej) Inny: - zmiana przepuszczalności s.c, ułatwianie penetracji innym związkom
Jakich kwasów tłuszczowych potrzebuje skóra? nasyconych i nienasyconych (okluzja, cement międzykomórkowy) NNKT linolowy - ceramid 1, oddziaływania z receptorem PPAR gamma-linolenowy regulacja przez hormony miejscowe (eikozanoidy)
Kwas γ-linolenowy jego niedobór może powodować: Zakłócenia w syntezie eikozanoidów Nieprawidłowości procesu keratynizacji i podziałów komórkowych zwiększenie TEWL zwiększenie przenikalności naskórka zmniejszenie wydzielania gruczołów łojowych odbarwienia dziecięcy wyprysk łojotokowy atopowe zapalenie skóry* łuszczyca rybia łuska trądzik* * - niektóre formy
Kwas γ-linolenowy Powstaje w organizmie z kwasu linolowego Zakłócenia w jego syntezie: w okresie menopauzalnym w okresie przedmenstruacyjnym (PMS) przy nadmiernym spożywaniu alkoholu po różnych chorobach
Znaczenie kwasu linolowego Za właściwą budowę cementu odpowiada ceramid, zawierający kwas linolowy (C 18:2, n-6) - - CERAMID 1 O O HN O OH OH
Znaczenie kwasu linolowego kwas linolowy jest wbudowywany głównie w ceramid 1 ceramid 1 zawierający kwas linolowy warunkuje unikalną strukturę warstw lipidowych sc ceramid ten jest niezastępowalny przez inne lipidy ceramid 1 jest przekształcany w ester sfingozyny wiążący się ze ścianą korneocytu, a kwas linolowy jest uwalniany metabolity kwasu linolowego aktywują receptory PPAR wpływa na zmniejszanie przebarwień i normalizację procesu keratynizacji
Znaczenie kwasu linolowego Spadek jego ilości w mieszku włosowymprawdopodobna przyczyna tworzenia się zaskórników i trądziku pospolitego Przekształcany (po uwolnieniu z ceramidu) w kwas 13- hydroksyoktadekadienowy, regulujący procesy keratynizacji
Kwasy mononienasycone Kwas petroselinowy (C18:1, n-12) Poprawa kondycji skóry dojrzałej (starzenie egzogenne) Obniżenie TEWL Poprawa kolorytu skóry Zmniejszenie przebarwień Mechanizm działania Kwas petroselinowy nie jest substratem do syntezy eikozanoidów Kwas petroselinowy jest aktywatorem PPAR-α Efektywny promotor przenikania O OH
NNKT i PPAR Formy α i γ pobudzane podczas różnicowania się komórek naskórka Ligandami są m. in. NNKT Pobudzenie tych receptorów powoduje: Przyspieszenie syntezy lipidów w żywych warstwach naskórka (ceramidów, cholesterolu) Pobudzanie różnicowania komórek odnowa Zwiększenie ilości filagryny (utrzymywanie wody) Zwiększanie poziomu kolagenu w skórze właściwej Hamowanie produkcji sebum Redukcje stanów zapalnych
Oleje i tłuszcze naturalne
Oleje i tłuszcze Głównym składnikiem są trójglicerydy wyjątek: olej jojoba Pozostałe składniki estry inne niż glicerydy (fosfolipidy, estry steroli) tzw. frakcja niezmydlalna
Frakcja niezmydlalna sterole tokoferole węglowodory antyutleniacze o różnych strukturach inne składniki
Frakcja niezmydlalna Oliwa z oliwek: skwalen (0,7%, 95% frakcji niezmydlalnej) Olej awokado: wysoka zawartość wolnych steroli Olej sezamowy: sterole, skwalen, tokoferole, sezamina, sezamolina
Oleje Otrzymywanie tłoczenie na zimno tłoczenie na gorąco ekstrakcja Oczyszczanie rafinacja dezodoryzacja Stabilizacja przeciwutleniacze Oczyszczanie powoduje z reguły oddzielenie większości składników innych niż glicerydy
Oleje Przydatność kosmetyczna oleju zależy od składu kwasów tłuszczowych i sposobu otrzymywania Kwasy nienasycone, tłoczenie na zimno lub ekstrakcja czynne Kwasy nienasycone i nasycone surowiec do syntezy emolientów Kwasy nasycone i nienasycone surowiec do syntezy innych surowców (alkohole tłuszczowe, emulgatory, myjące spc, inne)
Olej kokosowy Skład [%] kw. kaprylowy 8.0 kw. kaprynowy 6.0 kw. laurynowy 50.0 kw. mirystynowy 15.0 kw. oleinowy 7.0 kw. linolowy 2.0
Oliwa z oliwek Olea Europea L. Skład [%]: kw. kaprylowy 0.0 kw. kaprynowy 0.0 kw. laurynowy 0.0 kw. mirystynowy 0.0 kw. palmitynowy 11.0 kw. oleinowy 69.0 kw. linolowy 11.0 frakcja niezmydlalana: węglowodory, skwalen, karoteny, witamina E, fitosterole odporna na autooksydację zastosowanie: kosmetyki pielęgnacyjne, do masażu
Olej słonecznikowy Helianthus Annuus Skład [%]: kw. kaprylowy 0.0 kw. kaprynowy 0.0 kw. laurynowy 0.0 kw. mirystynowy 0.0 kw. palmitynowy 7.0 kw. oleinowy 22.0 kw. linolowy 71.0 kw. alfa linolenowy 0.29 minimalna zawartość frakcji niezmydlalnej bardzo popularny, pozostawia dość tłuste filmy okluzyjne
Olej krokoszowy Carthamus Tinctorius Skład [%]: kw. linolowy ok. 80.0 kw. oleinowy 10.0-15.0 kw. palmitynowy 5.0-8.0 Najbogatsze źródło kwasu linolowego Tłoczony na zimno, zazwyczaj jest jeszcze rafinowany
Olej ogórecznikowy - Borago Officinalis Ceniony ze względu na największą zawartość kwasu γ-linolenowego Skład [%]: kw. palimitynowy 1.0 12.0 kw. palmitooleinowy 0.1 0.4 kw. oleinowy 15.0 22.0 kw. γ-linolenowy 17.0-25.0 kw.linolowy 35.0-39.0
Olej wiesiołkowy - Oenothera biennis Skład [%]: kw. linolowy 72.0 kw. γ-linolenowy 8.0 10.0 kw. oleinowy 10.0 frakcja niezmydlalna: fitosterole, witamina E, polifenole Szczególnie polecany do pielęgnacji skóry suchej, szorstkiej, wrażliwej Stosowany w kremach przeciwzmarszczkowych, preparatach dla niemowląt i dzieci.
Oleje bogate w NNKT oleje zawierające k. linolowy oleje zawierające k. γ-linolenowy krokoszowy 79% ogórecznikowy 24-25% wiesiołkowy 72% wiesiołkowy 8-10% słonecznikowy 72% z nasion czarnej porzeczki 16-17% z pestek winogron 70% z nasion czerwonej porzeczki 4-5% kukurydziany 60% z nasion agrestu 10-12% bawełniany 60% chmielowy 3-4% sojowy 55% z nasion konopi 3-6% sezamowy 43% otrzymywany biotechnologicznie (mikroorganizmy)do 20%
Masło Shea Butyrospermum Parkii Skład: trójglicerydy wolne kwasy tłuszczowe: stearynowy, oleinowy estry kwasu cynamonowego frakcja niezmydlalna (3.0 17.0%): tokoferole, sterole, karotenoidy, alkohole trójterpenowe Dobra kompatybilność ze skórą, dobre rozprowadzanie, ochrona przed UV Własności: nawilżające, przeciwzapalne, przeciwzmarszczkowe Stosowane w kosmetykach do pielęgnacji skóry i włosów
Oleje egzotyczne W ostatnim czasie bardzo popularne Wykorzystywane marketingowo Ale też wartościowe kosmetycznie Ostatnio popularne oleje z roślin lasów tropikalnych
Przykład: olej z amarantusa INCI: Amaranthus Caudatus Oil Jedno z najstarszych odmian zbóż uprawiane już przez Inków i Majów Zawartość kwasów tłuszczowych w oleju z amarantusa: kwas linolowy: 35-45 %, kwas oleinowy: 18,7-30,1 %, kwas palmitynowy: 17,6-19,2 % Zawiera także: Skwalen Tokoferole i tokotrienole fitosterole
Olej z amarantusa Surowiec ekskluzywny Polecany do skóry suchej, zniszczonej, starzejącej się Pozwala na zachowanie odpowiedniego poziomu nawilżenia
Oleje w proszku Nowość, wykorzystywana marketingowo Oleje z lasów amazońskich zamknięte w nośniku otoczka ze skrobi Uwolnienie związku następuje pod wpływem rozerwania powłoki (wpływ temperatury lub ph) Po zetknięciu ze skórą zmienia postać z proszkowej na płynną Wrażenie aksamitności, dobrej rozprowadzalności, przyczepności Wykorzystywane w pudrach, cieniach do powiek, zasypkach
Oleje organiczne (ekologiczne) Najcenniejsze i obecnie najdroższe z olejów dostępnych na rynku surowców Uprawiane w specjalnych warunkach, bez pestycydów, na specjalnie wybranych glebach Przetwarzane wyłącznie na zimno, nierafinowane
Woski
Woski Definicja chemiczna Estry kwasów tłuszczowych z alkoholami tłuszczowymi Definicja fizyczna Mieszanina kwasów tłuszczowych i ich pochodnych oraz innych związków, w temperaturze pokojowej występująca w stanie stałym
Woski wykorzystywane w kosmetyce zwierzęce wosk pszczeli, spermacet, lanolina roślinne karnauba, kandelila, jojoba mineralne ozokeryt, montanowy, mikrokrystaliczny syntetyczne
Działanie wosków Wytworzenie warstwy okluzyjnej na powierzchni skóry nawilżanie działanie emoliencyjne Wpływ na formę kosmetyków sztyfty wpływ na konsystencję emulsji w/o Rozpuszczalnik dla składników dodatkowych
Wosk pszczeli Beeswax Cera alba, wosk bielony amorficzny estry długołańcuchowe C36-C54 alkoholi z kwasem palmitynowym i innymi długołańcuchowymi kwasami 70-80% wolne kwasy tłuszczowe 12-15% węglowodory 10-15% diole estry cholesterolu Dawniej: emulgator (wosk + boraks) Wosk pszczeli jako emulgator pseudoemulsje w/o (efekt chłodzenia tzw.cold creams) Obecnie: składnik sztyftów, składnik konsystencjotwórczy emulsji (szczególnie w/o), depilatorów
Spermacet Wydzielany z tłuszczu wielorybiego Obecnie nie stosowany w kosmetykach w formie naturalnej zastępowany analogami syntetycznymi lub olejem jojoba Skład głównie palmitynian cetylu inne estry cetylowe kwasów C12 - C18 duże ilości alkoholu cetylowego skwalen
Olej jojoba - Simmondsia Chinensis Nietypowy olej woski zamiast trójglicerydów palmitynian cetylu estry alkoholi i kwasów nienasyconych C20:1, C22:1 skwalen fitosterole Jasnożółty, bezzapachowy Dobrze się rozprowadza, nietłusty film, jedwabiste odczucie Nie ulega enzymatycznemu rozkładowi na powierzchni skóry
Woski karnauba i kandelila Woski roślinne Karnauba zawiera głównie estry najtwardszy ze znanych wosków naturalnych kruchy stosowany do utwardzania sztyftów, wymaga dodatku plastyfikatorów używany w małych ilościach (3-5%) w pomadkach, korektorach, emulsjach w/o zagęszczanie, zwiększanie odporności na ciepło Kandelila węglowodory, estry, alkohole, kwasy zbliżony skład, niższa temperatura topnienia zbliżone zastosowania najczęściej pomadki
Ciekłe woski tworzą nieciągły film okluzyjny mogą zmieniać własności innych substancji filmotwórczych wykazują działanie emoliencyjne nie dają uczucia lepkości i tłustości
Ciekłe woski Naturalne olej jojoba Syntetyczne estry alkoholu izopropylowego z kwasami tłuszczowymi estry kwasu olejowego inne estry etery Budowa chemiczna rozgałęzienia łańcucha wiązania podwójne długość łańcucha kwasu i alkoholu obecność grup funkcyjnych obecność składników śladowych
Ciekłe estry mirystynian izopropylu O oleinian oleilu O O linolan izopropylu O O O
Syntetyczne emolienty Alkohol: najczęściej krótki łańcuch węglowodorowy (cena) długie łańcuchy raczej modyfikowane Kwasy tłuszczowe: najczęściej łańcuchy C12 - C18 także budowa pierścieniowa (np. estry kwasu benzoesowego) praktycznie mieszanina różnych kwasów Ważna stabilność hydrolityczna popularność estrów alkoholu izopropylowego i kwasów tłuszczowych
Emolienty syntetyczne Estry alkoholi drugorzędowych bardziej odporne na hydrolizę Alkohole długołańcuchowe, rozgałęzione: dobre własności barierowe mniej lepkie filmy okluzyjne niż alkohole nierozgałęzione mały potencjał drażniący przykład: alkohole Guerbeta
Estry Łańcuchy alkoholu mniejsze niż izopropylowy: metylowe: brak zastosowania w kosmetykach produktem hydrolizy metanol etylowe: często promotory przenikania, a nie działanie emoliencyjne, np. Ethyl Oleate
Przykłady Isopropyl Myristate Myristyl Propionate Po hydrolizie: - alkohol izopropylowy - kwas mirystynowy Po hydrolizie: - alkohol mirystylowy - kwas propionowy ZAPACH ph
Estry alkoholi alifatycznych i NNKT Podwójne działanie kosmetyczne: nieciągły film okluzyjny dostarczanie wielonienasyconych kwasów tłuszczowych - regeneracja lipidów cementu międzykomórkowego - regulacja procesu keratynizacji
Estry złożone Więcej niż jedna grupa estrowa Ciekłe, lekkie odczucia na skórze, nietłuszczące Przykłady: Dioctyl Sebacate Dioctyl Adipate Dioctyl Maleate Dibutyl Adipate...
Inne zastosowania ciekłych wosków Plastyfikacja i obniżanie t.t. sztyftów Rozpuszczalnik rozpuszczalnik dla kompozycji zapachowych rozpuszczalnik dla barwników rozpuszczalnik dla filtrów UV problem kompatybilności z opakowaniami