Școala de Științe Cosmetice, Universitatea Mae Fah Luang, Chiangrai, Thailanda

Școala de Științe Cosmetice, Universitatea Mae Fah Luang, Chiangrai, Thailanda

Școala de Științe Cosmetice, Universitatea Mae Fah Luang, Chiangrai, Thailanda

Școala de Științe Cosmetice, Universitatea Mae Fah Luang, Chiangrai, Thailanda

Rezumat

Surfactantul cosmetic efectuează efecte de detergență, umectare, emulsifiere, solubilizare, dispersare și spumare. Reacțiile adverse ale sintezei chimice a surfactanților au un efect asupra mediului și asupra oamenilor, deosebit de severe pe termen lung. Biodegradabilitatea, toxicitatea scăzută și acceptabilitatea ecologică, care sunt beneficiile unui agent activ de suprafață derivat natural, care promite siguranța cosmetică, sunt, prin urmare, foarte solicitate. Biosurfactantul produs de microorganisme care prezintă potențiale proprietăți de suprafață adecvate pentru aplicații cosmetice se încorporează în special cu activitățile lor biologice. Sophorolipidele, ramnolipidele și lipidele mannosileritritol sunt cel mai utilizat biosurfactant al glicolipidelor în cosmetică. Literaturile și brevetele relevante pentru aceste trei glicolipide revizuite puneau accentul pe aplicațiile cosmetice, inclusiv pe produsele de îngrijire personală, prezentând eficiența cosmetică, eficacitatea și beneficiile economice ale biosurfactantului glicolipidic.

rezumat

Tensioactivele sunt utile în produsele cosmetice pentru detergent ușor, mouillant, emulsionant, solubilizant, dispersant sau mousse. Secvențele de morminte ale agenților tensioactivi chimici de pe mediu și de pe agentul uman sunt deosebit de îndelungate. De asemenea, cererea de surfactant de origine naturală plus biodegradabil cu toxicitate fabulă și o mai bună acceptare a mediului este în casă. Tensioactivele corpului de microorganisme oferă proprietăți convenționale pentru aplicații cosmetice și în special combinații cu activități biologice. Soforolipidele, ramnolipidele și lipidele mannosylérythritol sunt glicozipenii tensioactivi plus plus utilizarea cosmetică. Aplicațiile cosmetice ale acestor trei glicolipide sunt examinări în literatură și brevete, în special pentru beneficiari în termeni de eficiență și economie.

Introducere

Surfactanții sunt utilizați în cosmetică și au efecte de detergență, umectare, emulsifiere, solubilizare, dispersare și spumare [1]. Surfactanții sunt compuși amfifili și conțin fragmente hidrofobe și hidrofile care reduc tensiunea superficială și facilitează formarea emulsiilor între lichidele de diferite polarități. Aproape jumătate din toți agenții tensioactivi produși sunt pentru sectoarele de spălare și curățare [2].

Surfactanții comercializați inițial au fost folosiți în săpun. Majoritatea acestor agenți tensioactivi comerciali sunt sintetizați chimic din derivați de petrol [3] și sunt utilizați în principal în aplicații de spălare, dar pot provoca probleme semnificative de mediu cu utilizarea pe termen lung [4]. Surfactanții derivați din produse naturale vor pune, prin urmare, mai puține probleme de mediu atunci când sunt selectați ca ingrediente cosmetice multifuncționale din cauza siguranței, mirosului, culorii și purității lor [1]. Un agent tensioactiv natural se referă strict la un agent tensioactiv luat direct dintr-o sursă naturală [5], deoarece se crede că produsele naturale sunt sigure [6]. Surfactanții naturali prezintă un interes deosebit din cauza preocupărilor legate de conservarea mediului și utilizarea acestor surfactanți care sunt biodegradabili și netoxici ar fi în concordanță cu tendința actuală conform căreia produsele cosmetice naturale care sunt atât ecologice, cât și prietenoase animalelor sunt foarte solicitate [7].

Biosurfactanții sunt surfactanți produși de microorganisme și care au primit o atenție largă în ceea ce privește biodegradabilitatea, toxicitatea redusă, acceptabilitatea ecologică și disponibilitatea din surse regenerabile [8]. Biosurfactanții sunt structural diferiți în funcție de microorganismul din care au fost derivați, de substraturile utilizate în bioproces și de condițiile de fermentare [9]. Există o mare varietate de parametri care pot afecta caracteristicile fizico-chimice ale biosurfactanților, în special proprietățile suprafeței, de exemplu, proprietățile de emulsificare și spumare, precum și proprietățile biologice [10]. Prin urmare, această diversitate funcțională permite o varietate de aplicații, în funcție de proprietățile benefice ale suprafeței biosurfactanților, care sunt stabile la extreme de pH, salinitate și temperatură [11].

Biosurfactanții sunt clasificați în general în glicolipide, lipopeptide, fosfolipide, acizi grași și compuși polimerici [12] în funcție de structurile lor chimice. Biosurfactanții principali și cei mai utilizați în cosmetice și produse de îngrijire personală sunt glicolipidele datorită proprietăților lor fizico-chimice, activităților biologice, biocompatibilității și biodegradabilității [11-23] și sunt folosiți ca ingrediente multifuncționale în formularea produselor cosmetice. Potențialii biosurfactanți glicolipidici folosiți în industria cosmetică sunt soporolipidele, ramnolipidele și lipidele de manozileritritol. Această revizuire oferă o imagine de ansamblu cuprinzătoare asupra a trei biosurfactanți glicolipidici cu proprietăți fizico-chimice și biologice care sunt utilizați în producția de produse cosmetice.

Sophorolipide

Sophorolipidele au fost inițial obținute din drojdie Candida specii. Principalele tulpini au fost C. bomicola ATCC 22214 [24, 25] și Candida apicola IMET 42747 [26] care produce soporolipide ca amestec de 2‐OhDerivați de Β‐ d ‐ glucopiranozil‐ d ‐ glucopiranoză acetilați în pozițiile 6 ′ și/sau 6 ″ (Fig. 1). Terminalul carboxilic este fie un acid liber, fie intramolecular esterificat în forma lactonică la pozițiile 4 ", 6" sau 6 ". Amestecul derivat obținut a fost compus din molecule omoloage cu lungime diferită a lanțului de acizi grași, stereoizomeri, precum și modele de lactonizare și acetilare. În plus față de Candida sp., Wickerhamiella domericquae a fost raportat că sintetizează mai mult de șase glicolipide, inclusiv soporolipide care erau identice cu componentele majore oferite de C. apicola și Candida bombicola [27, 28] precum și Cryptococcus curvatus [2].

cosmetice

Structurile soporolipidelor sub formă de acid liber (stânga) și respectiv lactonică (dreapta).

Tensiunea superficială a apei este redusă de soporolipide de la 72 mN m -1 la 25 ° C la 35-60 mN m -1 cu o concentrație critică de micelă (cmc) de 5-80 mg L -1 [12, 29] sau, în general, De 10 ori mai puțin decât cmc [30] și este redus la 26 mN m -1 în unele condiții [9]. Acest biosurfactant cu masă moleculară mică, cu o densitate mică de cmc, a crescut solubilitatea aparentă a hidrocarburilor prin încorporarea lor în cavitățile hidrofobe ale micelelor [31]. Proprietățile fizico-chimice ale soporolipidelor sunt reglementate de structura lor chimică. S-a constatat că cmc și tensiunea superficială minimă au avut o relație inversă cu lungimea lanțului esterului alchilic, deoarece cmc a scăzut cu 50% pe porțiune CH2 suplimentară în omologi [9]. Sophorolipidele au, de asemenea, activitate biologică și au prezentat proprietăți antimicrobiene [32-35]. Lactonele mono- și di - acetilate au prezentat cele mai puternice efecte inhibitoare [36] au fost cei mai eficienți biosurfactanți [9] și au fost în general mai utile pentru o serie de aplicații decât formele acide.

Aplicarea sophorolipidelor în produse cosmetice și de îngrijire personală

Sophorolipidele au o mare varietate de funcții și sunt utilizate ca emulgatori, agenți de spumare, solubilizatori, agenți de umectare și detergenți și au activități biologice care sunt folosite ca ingrediente active în cosmetică. Biosurfactanții multifuncționali au mai multe aplicații cosmetice [37] și s-a demonstrat că soporolipidele au o bună compatibilitate a pielii și proprietăți hidratante excelente [38, 39].

În plus față de funcțiile lor emulsionante, sorofolipidele sunt agenți bactericide puternici și sunt utilizați în tratamentul acneei, a mătreții și a mirosurilor corporale [16] și se crede că declanșează mai multe evenimente benefice legate de protecția părului și a pielii. S-a demonstrat metabolizarea fibroblastelor dermice și neosinteza colagenului stimulată de soporolipide și efecte inhibitoare împotriva radicalilor liberi și a activității elastazei, inclusiv activarea macrofagelor și proprietăți fibrinolitice. În plus, s-a susținut că sophorolipidele au eliminat porțiunea de suprafață a stratului protector al epidermei ca parte a procesului de vindecare a rănilor. Cu alte cuvinte, sophorolipidele au acționat ca agenți de descuamare și depigmentare [40-42]. Sophorolipidele reduc, de asemenea, suprasolicitarea subcutanată a grăsimii prin stimularea sintezei leptinei în adipocite [43] și sunt potrivite pentru tratamentul celulitei. Prin urmare, există un număr de pacienți care se referă la sophorolipide în cosmetice [44-48].

Sophorolipidele sunt produse comercial de Kao Co. Ltd. ca umectanți și sunt prezenți în produsele cosmetice de machiaj „Sofina” și „Soliance” care sunt produse pentru aplicare pe piele și conțin „Sopholiance S” ca ingredient activ. În plus, a fost lansat un sophoron comercial, un produs de spălat vase care conține sophorolipide [45], care are și o aplicație ca produs de spălat rufe [46]. Sophorolipidele sunt prezente și în creionul în buze, în crema de buze și în fardul de pleoape, precum și în produsele cosmetice cu pulbere comprimată și în soluțiile apoase [47, 48].

Ramnolipide

Deși glicolipidele sunt cei mai cunoscuți biosurfactanți, ramnolipidele sunt cele mai frecvent studiate [49]. Două ramnolipide au fost produse în timpul cultivării Pseudomonas aeruginosa pe glucoză, glicerol sau trigliceride. Aceste ramnolipide au fost monorhamnolipide și dirhamnolipide [50] și sunt ilustrate în Fig. 2. Ramnolipidele sunt compuse din una sau două molecule de ramnoză și sunt legate de până la trei molecule de acizi grași hidroxil cu lungime variabilă a lanțului de la opt la 14, dintre care acidul β-hidroxidecanoic este predominant [12, 19, 51]. Ramnolipidele sunt produse de Pseudomonas sp. și P. aeruginosa produce biosurfactantul comercial de vârf, care este potrivit dintr-o perspectivă combinată a aplicației/costurilor și este produs la scară industrială [23, 52]. Pseudomonas aeruginosa ATCC 10145, 47T2, UG2 și LBI au fost studiate pe scară largă pentru a determina cea mai rentabilă formare a ramnolipidelor microbiene [20, 53-55]. Ramnolipidele excretate au redus tensiunea superficială a apei de la 72 mN m -1 la 27 mN m -1 cu un cmc de 110-150 mg L -1 [50, 55].

Structuri ale monorhamnolipidului (stânga) și respectiv dirhamnolipidului (dreapta).

Ramnolipidele nu sunt doar agenți activi de suprafață eficienți, dar au prezentat și activități antimicrobiene excelente împotriva ciupercilor [55], bacteriilor și altor microorganisme [20]. Proprietățile de suprafață și biologice ale acestor agenți tensioactivi au fost utilizate în multe aplicații de îngrijire a sănătății, dar au o utilizare specială în cosmetică.

Aplicarea ramnolipidelor în produse cosmetice și de îngrijire personală

Ramnolipidele au fost utilizate în produsele de îngrijire a sănătății în mai multe formulări diferite, de exemplu, repellente pentru insecte, antiacide, tampoane pentru acnee, produse anti-mătreață, soluții pentru lentile de contact, deodorante, produse pentru îngrijirea unghiilor și paste de dinți [37, 56]. Aceste produse necesită surfactanți cu suprafață ridicată și activități de emulsifiere [57], în special activitate de emulsifiere, care este esențială pentru consistența texturii acestor produse [18]. În plus față de aceste funcții speciale, activitățile biologice necesare pentru cosmetice extind aplicarea acestor agenți tensioactivi și a fost realizat un sistem de livrare nu numai pentru emulsii, ci și pentru lipozomi [58]. Cosmeticele care conțin ramnolipide au fost brevetate și utilizate ca produse antirid și anti-îmbătrânire [59] și au fost lansate în mai multe forme de dozare ca produse cosmetice comerciale pentru îngrijirea pielii [60] datorită compatibilității pielii și a iritației pielii extrem de scăzute [18].

Lipide de manosileritritol

Lipidele manosileritritol sunt biosurfactanți glicolipidici conținând 4‐Oh‐Β‐ d ‐mannopiranozil‐carne‐Erititolul ca porțiune hidrofilă și acizii grași ca porțiuni hidrofobe [61] (Fig. 3) și s-au dovedit recent a fi unul dintre cei mai promițători biosurfactanți utilizați în mai multe aplicații, inclusiv cosmetice [62], datorită activității lor excelente de suprafață.

Structuri ale lipidelor diazilate (stânga) și triacilate (dreapta) de mannosileritritol, respectiv.

Lipidele de manosileritritol au o hidrofilitate ridicată și o concentrație scăzută de agregare critică [63] și sunt potrivite ca emulgatori, dispersanți și detergenți [64]. S-a constatat că acești agenți tensioactivi reduc tensiunea superficială a apei la 33,8 mN m −1 la un cmc de 3,6 × 10 −4 M cu un echilibru hidrofil - lipofil (HLB) de 12,15 și s-a dovedit că au activități antimicrobiene [64] ]. Lipidele manosileritritol produse de C. antarctica au avut, de asemenea, un HLB de 8,8, un cmc de 15,8 × 10-6 M și au fost stabile între pH 4 și 10 cu stabilitate termică de până la 90 ° C [65]. Pe lângă proprietățile lor de suprafață, lipidele de manozileritritol acționează ca un agent tensioactiv ușor au activități biologice și sunt mai puțin sensibile la piele. Prin urmare, este posibil ca acești surfactanți să aibă o aplicație în industria cosmetică. Formulările de îngrijire a pielii care conțin lipide de manozileritritol ca agent tensioactiv în produsele cosmetice antirid [66] și ca ingredient activ din produsele cosmetice de îngrijire a pielii previn asperitatea pielii [67].

Concluzii

Caracteristicile suprafeței glicolipidelor cu o valoare HLB apropiată de 10 și o cmc în intervalul 5 până la 150 mg L -1, care sunt capabile să reducă tensiunea superficială a apei la 30 mN m -1, conferă o detergență excelentă, emulsionant, spumant și proprietăți de dispersie [11]. Aceste glicolipide au potențialul de utilizare pe scară largă în produsele cosmetice și de îngrijire personală (Tabelul I) datorită toxicității lor scăzute, activității biologice, biocompatibilității și biodegradabilității și beneficiază în mod clar de eficiența, eficacitatea și economia produselor.

Sophorolipide Ramnolipide Lipide de manosileritritol
Surse comerciale Candida bomicola [12, 29] Candida apicola [9] Pseudomonas aeruginosa [50, 55] Candica antarctica [64, 65]
Reducerea tensiunii superficiale a apei (σ = 72 mN m −1) la 25 ° C 35–60 mN m −1 [12, 29] 26 mN m −1 [9] 27 mN m -1 [50, 55] 33,8 mN m -1 [64] N/A
cmc 5-80 mg L -1 [12, 29] 110-150 mg L -1 [50, 55] 3,6 × 10 −4 M [64] 15,8 × 10 −4 M [65]
HLB N/A N/A 12,15 [64] 8,8 [65]
Proprietăți biologice Hidratant [38, 39] Antibacterian [38, 39] Antioxidant, activator al macrofagelor, proprietăți fibrinolitice, descuamare, depigmentare [40-42] Stimularea sintezei leptinei [43] Antimicrobian [20, 55] Antimicrobian [64]
Aplicații Mașină de spălat vase [45] Detergent pentru rufe [46] Roșu și cremă pentru buze, fard de ochi [47, 48] Repelente la insecte, antiacide, tampoane pentru acnee, produse anti-mătreață, soluție de lentile de contact, deodorante, produse de îngrijire a unghiilor, paste de dinți [37, 56] Produse antirid și anti-îmbătrânire [59] Produs antirid [66] Produs pentru netezirea pielii [67]
  • HLB, echilibru hidrofil - lipofil; NA, nu este disponibil; cmc, concentrație critică de micelă.

Mulțumiri

Autorii recunosc Universitatea Mae Fah Luang pentru facilitatea sprijinită în această pregătire a manuscrisului.