Radom, 16.12.2013 Prof. Marian Włodzimierz Sułek Instytut Chemii Przemysłowej ul. Rydygiera 8 01-793 Warszawa RECENZJA pracy doktorskiej mgr inż. Doroty Rodewald pt. Ocena trwałości mikrobiologicznej preparatów kosmetycznych w opakowaniach polimerowych modyfikowanych nanosrebrem. Recenzja została wykonana na podstawie zlecenia przez Radę Wydziału Towaroznawstwa (WT) Uniwersytetu Ekonomicznego w Poznaniu (UEP), w imieniu której występował prof. dr hab. inż. Ryszard Zieliński, prof. zw. UEP, Dziekan Wydziału Towaroznawstwa pismem z dnia 24 września 2013roku.
1. AKTUALNOŚĆ TEMATYKI BADAWCZEJ Tematyka pracy poświęcona bezpieczeństwu stosowania kosmetyków, jest właściwie dobrana i aktualna. Kosmetyki są produktami rynkowymi i ich jakość osiągnęła w ostatnich dekadach wysoki poziom użytkowy. Są one dostosowane do rodzaju skóry, jej wrażliwości, efektywnie zmniejszają objawy starzenia (anti-age), mogą także wykazywać działanie lecznicze (kosmeceutyki). Działanie kosmetyków jest weryfikowane przez testy fizykochemiczne, towaroznawcze, sensoryczne, dermatologiczne. Odczuwa się natomiast brak badań klinicznych. Przyczyny tego stanu można upatrywać w wysokich kosztach i ich długim czasem prowadzenia badań. Tymczasem nowoczesne kosmetyki a szczególnie kosmeceutyki wykazują szerokie spektrum działania, które nie ogranicza się do naskórka. Wyniki licznych prac naukowych wskazują, że aktywne składniki przenikają do skóry właściwej, a nawet do organów wewnętrznych. Szczególnie kontrowersyjne okazały się konserwanty, barwniki i substancje zapachowe. Teoretycznie dwa ostatnie komponenty można byłoby wykluczyć ze składu receptury. Jednak ich brak nie uzyskałby aprobaty konsumentów. Natomiast, przy masowej produkcji kosmetyków, wyeliminowanie konserwantów jest niemożliwe. Powrót do domowego przygotowania kosmetyków nie ma uzasadnienia ekonomicznego oraz ten sposób otrzymywania nie gwarantowałby wysokiej jakości tych produktów. Hasło reklamowe kosmetyki bez konserwantów jest ukrywaniem prawdy, gdyż w tak reklamowanych kosmetykach występują składniki o wielu funkcjach a przypisuje się im jedną świadomie wybraną. Np. komponent może pełnić funkcję zapachową i konserwującą a wybiera się tylko zapachową. Dlatego też stwierdzenie Doktorantki [s. 21(1)]: że rośnie popyt na kosmetyki wolne od konserwantów rodzi pytanie ale jakich? Wiele zastrzeżeń, na co wskazuje Autorka pracy, budzi także zastosowanie nanometali (np. nanosrebra). Ze względu na swoje wymiary cząstki te mogę łatwo przenikać do naczyń włosowatych a następnie do krwioobiegu. Dlatego też Doktorantka, na bazie licznej i dobrze dobranej literatury, właściwie zdiagnozowała zagrożenia wynikające z wprowadzenia do kosmetyków nanocząstek srebra i zdecydowała się umieścić je w matrycy polimerowej, z której nie będą uwalniane. Przedstawienie tak długiego wywodu miało na celu udokumentowanie, że wybór tematyki pracy był właściwy i zgodny z aktualnymi trendami, których celem jest - 1 -
wytwarzanie kosmetyków o wysokiej jakości i bezpiecznych dla użytkownika. W tym kontekście kluczowe znaczenie ma dobór konserwantów i sposób ich aplikacji. Katastroficzne doniesienia literaturowe wskazują bowiem, że konserwanty mogą powodować nie tylko zmiany chorobowe skóry, ale także organów wewnętrznych w tym choroby nowotworowe. 2. OCENA MERYTORYCZNA 2.1 Geneza pracy Praca jest głęboko osadzona w specjalistycznej literaturze i ukierunkowana na tematykę pracy. Generalnie układ treści i twórcza analiza danych literaturowych jest właściwa i stanowi uzasadnioną podstawę do sformułowania celu pracy a także przyjętych metod prowadzących do jego realizacji. W dokonanej ocenie skoncentrowałem się głównie nad dyskusyjnymi fragmentami a także stanowiącymi inspirację do dyskusji. Nie zgadzam się ze stwierdzeniem Doktorantki, że kosmetyki są produktami luksusowymi i zaspakajają potrzeby ostentacyjnej konsumpcji [s. 5 (1)]. Kosmetyki można raczej zaliczyć do artykułów pierwszej potrzeby. Przykładem mogą być kosmetyki pielęgnacyjno-myjące i promieniochronne, których niestosowanie mogłoby być przyczyną wielu chorób. Wszechstronna i interesująca jest analiza rynku. Doktorantka słusznie wskazuje, że rynek kosmetyków w Polsce jest rynkiem europejskim, na którym obowiązują komplementarne, wysokie standardy. Na polskim rynku występują podmioty gospodarcze z kapitałem zagranicznym i polskim. Te ostatnie efektywnie wykorzystały fundusze europejskie i w znacznej liczbie dysponują nowoczesnym zapleczem produkcyjnym. Nie do końca podzielam pogląd, że rodzime firmy dysponują dobrym zapleczem badawczym [S.10 (1)]. Stwierdzenie to może dotyczyć niewielu firm takich jak dr Irena Eris czy INGLOT. Natomiast obserwuje się ciekawą i korzystną tendencję, wykorzystania potencjału intelektualnego i zaplecza badawczego instytutów i uczelni. Aby tą współpracę uczynić jeszcze bardziej efektywną konieczne jest dostosowanie struktur oraz procedur przemysłowych, które - 2 -
gwarantowałby zabezpieczenie interesu obu stron [Instytuty Fraunhoffera, poufności]. Zgadzam się natomiast ze stwierdzeniem, że polskie firmy wykazują mobilność, zdolność do zmiany asortymentu produkcji i oferują produkty o wysokiej jakości i konkurencyjnej cenie. Kosmetyk jest towarem rynkowym i sukces przedsiębiorstwa zależny jest od jego sprzedaży. W pracy wskazano, ze o decyzji zakupu decyduje przede wszystkim cena oraz właściwości kosmetyków [S.12(3)]. Uważam, że niedoceniona została rola reklamy. Jest ona tak wszechobecna i motywująca, że producenci reklamują składniki, których nie ma w danym produkcie. Przedmiotem badań jest szampon o bardzo prostej recepturze. Zarówno wybór rodzaju kosmetyku jak i jego skład został dokonany właściwie. Nie jest to wprawdzie, jak twierdzi Doktorantka dominujący asortyment [S.10 (2)], gdyż zdecydowanie silniejszą pozycję mają żele pod prysznic. Jednak technologia wytwarzania szamponów jest relatywnie prosta i można było zdecydowanie większą uwagę poświęcić działaniu konserwantów. Stosowaniu konserwantów Doktorantka poświęca wiele miejsca. Właściwie przytacza i analizuje akty prawne dotyczące stosowania określonych typów związków, przedstawia przykłady związków, których stosowanie w kosmetykach jest zabronione, względnie mogą być stosowane w ograniczonych stężeniach. Wskazuje także na możliwość interakcji poszczególnych komponentów kosmetyków z konserwantami w wyniku których można oczekiwać zarówno pożądanych jak i niepożądanych skutków. Omawia także parabeny, które są najlepiej przebadanymi związkami i działają skutecznie już przy niewielkich stężeniach (od 0,3 do 0,5%). Pojawiają się wyniki badań wskazujące na ich działanie nowotworowe. W związku z tym są one przedmiotem krytyki, często w nieznacznym stopniu opartej na rzetelnych podstawach naukowych. Komisja Europejska nie zabroniła ich stosowania ale ograniczyła ich stężenie. Poszukiwanie nowych konserwantów stanowi wyzwanie dla najlepszych laboratoriów naukowych i przemysłowych [Beierstorf]. Wśród wielu związków o działanie biobójczym i biostatycznym Doktorantka wymienia peptydy [S.22 (1)]. Szkoda, że w pracy poświęcono tego typu związkom niewiele miejsca. Są one obiektem badań w wielu ośrodkach naukowych w kraju i na świecie. Wśród wielkiej liczby peptydów można wybrać takie, które wykazują korzystne działanie konserwujące przy niskiej szkodliwości [dendrymery]. Większość prac poświęconych peptydom znajduje aplikację w lekach (prof. Kamysz - 3 -
i Lipkowski). Wprowadza się je także do tworzyw sztucznych wraz z minerałami (np. montmorylonitem) także w celu ochrony przed mikrobami. Wybór nanosrebra jako środka biobójczego jest właściwy. Wykazuje ono wysoką aktywność powierzchniową, której konsekwencją jest skuteczne działanie nie tylko na białko bakterii ale i ludzkie. Rodzi to więc zagrożenie dla wyżej zorganizowanych organizmów, co wskazuje także bardzo szeroko Doktorantka. Dlatego nie w pełni uzasadnione jest stwierdzenie, że nanosrebro jest coraz częściej stosowane w kosmetykach [s.6(3)]. Można nawet twierdzić, że fascynacja nanosrebrem jako efektywnym konserwantem minęła. Świadoma zagrożeń w wyniku aplikacji nanosrebra na skórę oraz w trosce o bezpieczeństwo Doktorantka zaproponowała wbudowanie nanocząsteczek w polimer i stworzyła szanse na jego dalsze stosowanie do konserwacji kosmetyków. Ostateczna decyzja o wprowadzeniu nanosrebra do opakowania kosmetyków była wynikiem wnikliwej analizy danych literaturowych, które przedstawiła w dwóch rozdziałach (Rozdz. 3 i 4). Niektóre fragmenty są luźno związane z tematyką pracy. Jednak ich obecność sprawia, że przedstawione treści można uważać za podsumowanie ważnych doniesień literaturowych w zakresie wytwarzania, właściwości zastosowania nanosrebra. W sposób rzetelny dyskutowane są pozytywne aspekty jak i zagrożenia dla człowieka i środowiska naturalnego płynące z zastosowania tych nanocząsteczek. Po wyborze rodzaju kosmetyku (szamponu), czynnika konserwującego (nanosrebra) dalsze rozważania są poświęcone materiałom opakowaniowym, które mają być modyfikowane przez wprowadzenie nanosrebra. Można sądzić, że inspiracją do takiego podejścia były materiały opakowaniowe stosowane w żywności, które m.in. adsorbując tlen, wykazują działanie antybakteryjne. Poczesne miejsce w opisie modyfikowanych materiałów zajmują polimery: polietylen (PE) i polipropylen (PP) zawierające nanosrebro. Założono, że nanocząsteczki nie będą uwalniane w kontakcie z kosmetykiem. Wybór tych materiałów jest właściwy ze względu na łatwość wprowadzenia nanosrebra do materiałów oraz powszechność ich występowania jako opakowań kosmetyków. - 4 -
2.2. Cel pracy. Eksperymentalna weryfikacja hipotez Usystematyzowana wiedza Doktorantki pozwoliła na sformułowanie celu pracy i przyporządkowanie metod badawczych służących temu celowi. Jednak przed określeniem problematyki badawczej, tezy, hipotez i celu pracy należałoby wprowadzić zastrzeżenie, że będą one dotyczyć modelowego szamponu. Ekstrapolowanie uzyskanych rezultatów na inne rodzaje kosmetyków nie jest w pełni uzasadnione i wymaga przeprowadzenia dodatkowych badań, szczególne układów emulsyjnych, które są szczególne podatne na działanie bakterii. Problematyka badawcza została przedstawiona w postaci 4 punktów. Punkt drugi trudno nazwać problemem badawczym. Poza tym zawiera on kontrowersyjne sformułowania. Po pierwsze nanosrebra jest niekwestionowanym konserwantem, co zostało w pracy dokładnie przedstawione. Nie jest to więc sugestia. Po drugie taka jest aktualna tendencja, że wprowadza się nie poszczególne związki a pakiety związków o działaniu biobójczym, które wykazują działanie synergistyczne. W ten sposób można zwiększyć zakres i efekt działania przy zminimalizowaniu stężeń poszczególnych związków. Na użytek badań naukowych należy wprowadzać poszczególne związki aby można było dokonać analizy ich działania. Teza pracy jest oczywista, co Doktorantka dokumentuje licznymi przykładami zaczerpniętymi z literatury. Natomiast jego stosowanie jest ograniczone ze względu na bezpieczeństwo stosowania, co także było przedmiotem badań literaturowych. Można się domyślać, że teza dotyczy nanosrebra rozproszonego w polimerze. Cel badań jest w końcowej części zbyt optymistyczny. Nawet tak efektywne konserwanty jak parabeny stosowane są w pakietach. Poza tym surowce kosmetyczne często zawierają w swoim składzie konserwanty. Przedstawiony zakres badań dobrze koresponduje z postawionym przed pracą celem i hipotezami. Zaproponowano szereg nowoczesnych technik pomiarowych, które zostały właściwie dobrane i fachowo omówione. Jak już sygnalizowałem zaproponowane proste receptury są wystarczające do realizacji celów pracy. Można byłoby nawet wyeliminować ze składu ekstrakt z pokrzywy, który niewiele wnosi do rozważań naukowych a może zaciemniać interpretację wyników. - 5 -
Natomiast właściwym jest porównanie wyników otrzymywanych dla szamponów z konserwantami i bez. Wykorzystywany do badań polipropylen (PP) był pozyskiwany z opakowań stosowanych do żywności a folia polietylenowa (PE) była wytwarzana w Instytucie Materiałów Polimerowych i Barwników w Gliwicach. Materiały te zawierały nanocząstki srebra a jeden z każdego rodzaju nie zawierał srebra i stanowił materiał odniesienia. Oznaczenie stężenia srebra uważam za poprawne, ale procedurę wyznaczania wielkości tych cząstek nie w pełni akceptuję. Możliwość analizy ilościowej na podstawie przedstawionych obrazów (Rys. 23-26) nie jest przekonywująca. Należałoby wyznaczyć dystrybucję cząstek ze względu na ich wielkość. Brak takiej analizy osłabia potwierdzenie 3 hipotezy [s.70]. Główny ciężar badań eksperymentalnych spoczywa na ocenie skuteczności działania konserwującego polimerów zawierających nanosrebro w stosunku do dwóch rodzajów bakterii (gram-ujemne i gram-dodatnie) oraz jednego rodzaju grzybów. Bez straty wartości pracy można było przeprowadzić tylko badania dla bakterii, ponieważ nanosrebra wykazuje wyższą efektywność działania na bakterie. Wyższą skuteczność w działaniu na grzyby mają nanocząstki miedzi. Interpretacja wyników pomiarowych skuteczności działania konserwującego stosowanych materiałów z nanosrebrem jest trudna. Działanie biobójcze nie zmienia się monotonnie w funkcji czasu. Generalnie w początkowym okresie występuje redukcja populacji mikrobów a następnie ich wzrost. Nie dla wszystkich materiałów przyjęte kryteria oceny [Farmakopea Europejska 6.0] zostały spełnione. Na postawie uzyskanych rezultatów można twierdzić, że generalnie nastąpiło zmniejszenie liczby bakterii w odniesieniu do stanu początkowego, co upoważnia do końcowego wniosku, że nanosrebro może działać konserwująco jeśli jest na stałe związane z polimerami. Ta konkluzja jest i tyle ważna, że jednoznacznie udowodniono, że nanosrebra nie jest uwalniane z polimerów, co stanowi gwarancję jego bezpiecznego stosowania. Nie do końca rozumiem potrzebę Oceny właściwości przeciwdrobnoustrojowych składników szamponów do włosów (Rozdz. 3.2.3, s.97). Takie podejście byłoby wskazane, gdyby dyskutowano synergizm lub antagonizm - 6 -
działania składników szamponu z nanosreberem. Wprowadzenie następnych zmiennych utrudnia interpretację. Ponieważ skład szamponu nie ulega zmianie w kolejnych testach znacznie prościej jest traktować szampon jako układ stały, w którym nie uwzględnia się działania poszczególnych składników. Tematyka pracy jest pionierska i dlatego na tym etapie badań należy ograniczyć wnioski do wykonanych kosmetyków. Zastosowanie aktywnych materiałów, które nie wchodzą w interakcję z kosmetykiem wytycza nowe kierunki badań nad skutecznym zabezpieczeniem kosmetyków przed mikroorganizmami. Dlatego też zaskakującym jest, że Doktorantka nie wskazała na możliwość kontynuowania prac. Natomiast już na podstawie analizy literatury i uzyskanych rezultatów można prognozować badania dla nowych rodzajów konserwantów i ich wprowadzanie do materiałów opakowaniowych. Można także prognozować uwalnianie konserwantów z matrycy z określoną szybkością. 2.3 Strona formalna i językowa pracy Praca ma tradycyjny układ. Część literaturowa dobrze wpisuje się w koncepcję pracy. Zebrane informacje dotyczące: wybranych kosmetyków i ich konserwacji, nanosrebra i jego zastosowania w kosmetykach oraz opakowań są wystarczające do sformułowania celu pracy i jego osiągnięcia poprzez dobrze zaplanowane prace doświadczalne. Można byłoby rozważyć jednolitą numerację rozdziałów dla części literaturowej i doświadczalnej. Praca jest napisana dobrym, komunikatywnym językiem i nie ma problemów ze zrozumieniem prezentowanych treści. Wskazane, nieliczne sformułowania i błędy językowe nie umniejszają wartości pracy: s. 8, pielęgnacja słoneczna raczej ochrona przed promieniowaniem słonecznym; s. 12, nanokosmetyki tytuł rozdz. 1.2 jest mylący i stanowi skrót myśleniowy. Poprawniej jest kosmetyki z udziałem nanomateriałów. Pojęcie - 7 -
nanokosmetyku nie jest zgodne z definicją podaną przez Komisję Europejską [s. 13 (2)]; s. 13, nanonauka nie brzmi dobrze; s. 14, w kosmetykach przeciwsłonecznych są to kosmetyki promieniochronne. Przeniesienie pojęcia z języka potocznego okulary przeciwsłoneczne na grunt naukowy nie jest właściwe; s. 14, używane jest zamiennie dwutlenek tytanu i ditlenek tytanu - właściwa jest druga nazwa tego związku; s. 15, ilość to słowo powinno być odnoszone do rzeczowników nieprzeliczalnych. Dla przeliczalnych powinno się używać słowa liczba ; s. 15, do obniżania napięcia powierzchniowego roztworów wodnych. Roztwór ma określoną wartość σ. Natomiast surfaktanty mogą obniżać napięcie powierzchniowe rozpuszczalnika; s. 15, napięcia międzyfazowego na granicy faz dwóch niemieszających się ze sobą cieczy. Powtarzanie w jednym zdaniu; s. 37, etapach cyklu żywotności technologii nie brzmi dobrze; s. 71 i inne, zawartość - stosowane w znaczeniu stężenie ; s. 75, w celu rozcieńczenia badanych prób użyto chlorku sodu proszę o wyjaśnienie; s. 75, substancją neutralizującą do czego odnosi się to stwierdzenie; s. 76, skażalniki niezrozumiałe pojęcie; s. 76, zagęszczone roztwory czy pojęcie to odnosi się do zmiany gęstości, czy modyfikacji lepkości; s. 85, zawartość Ag [ppm] to także stężenie; s. 85 Tabela 13. Przy trzech pomiarach należy zastosować Test Studenta; - 8 -
s. 87, co jest miarą dyspersji? Czy można określić rozkład liczby cząsteczek w przedziałach ich wielkości? S. 92, redukcja liczby bakterii o dwa logarytmy skrót myśleniowy; należy zdefiniować pojęcie redukcji ; s. 97, mogą zawierać inne dodatki, o których producent nie wspomina. Skąd pozyskane informacje? s. 106, liczebności populacji ilości bakterii - styl. 3. PODSUMOWANIE I WNIOSKI KOŃCOWE Tematyka pracy doktorskiej mgr inż. Doroty Rodemald jest ściśle związana z bardzo ważnym, dotychczas nierozwiązanym problemem, jakim jest ochrona kosmetyków przed mikroorganizmami. Coraz więcej dotychczas stosowanych konserwantów jest wykluczanych z zastosowania w kosmetykach lub obniżane jest ich dopuszczalne stężenie. Są one także umieszczane na listach organizacji konsumenckich, jako składniki kontrowersyjne a nawet niebezpieczne. Dodatkowo istnieją silne tendencje i presja konsumentów na wykorzystanie surowców pochodzenia roślinnego, które są zdecydowanie bardziej podatne na rozkład mikrobiologiczny a więc wymagają silniejszego działania konserwującego. Wprowadzane inteligentne opakowania wykorzystywane są do ochrony produktów żywnościowych. Tą aplikację w kosmetykach można traktować, jako nowatorską i twórczą o dużym potencjale rozwojowym. Dlatego też tematyka pracy dotycząca zastosowania aktywnych opakowań kosmetyków jest interesująca zarówno z naukowego i praktycznego punktu widzenia. Reasumując uważam, ze recenzowana Praca Doktorska spełnia pod względem merytorycznym i formalnym wymagania ustawy o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz. U. Nr 65, poz. 595, z późn. zm.) z dnia 14 marca 2003r. W związku z tym wnioskuję o przedstawienie jej do publicznej obrony przed Radą Wydziału Towaroznawstwa Uniwersytetu Ekonomicznego w Poznaniu. - 9 -