Косметическая химия

Косметическая химия



Антиоксиданты.


А. Марголина, Е. Эрнандес. "Новая косметология."


Кислородный парадокс

Все знают, что кислород необходим для жизни, поэтому все боятся кислородного голодания. В самом деле, без кислорода жить нельзя и даже незначительное снижение содержания кислорода в воздухе мгновенно отражается на нашем самочувствии.


И вместе с тем он опасен для живых существ (в этом заключается "кислородный парадокс"). Опасным его делают те же свойства, которые сделали его таким необходимым.


Все аэробные (дышащие кислородом) существа получают энергию, окисляя органические молекулы кислородом, и все они должны защищаться от высокой окислительной способности кислорода. Собственно говоря, окисление это то же самое горение. Просто в организме вещества "сгорают" постепенно, поэтапно высвобождая энергию небольшими порциями. Если бы органические молекулы сгорали быстро, как дрова в печи, то клетка погибла бы от теплового шока.


После того как молекула окисляется, она изменяется. Это уже не та молекула, что была раньше. Например, целлюлоза дерева в процессе горения дров окисляется до углекислого газа и воды - превращается в дым и золу.


Реакцию окисления можно представит себе как отбирание чего-либо. Например, если на улице у вас отобрали кошелёк, то вас "окислили". При этом то , кто завладел кошельком "восстановился".


В случае молекул вещество-окислитель отнимает электрон у другого вещества и восстанавливается. Кислород - очень сильный окислитель. Ещё более сильными окислителями являются свободные радикалы кислорода.


Свободный радикал - это обломок молекулы, который обладает высокой реакционной способностью. У радикала кислорода не хватает электрона, и он стремится отнять электрон у других молекул. Когда это ему удаётся, радикал становится молекулой и выходит из игры, зато лишённая электрона (окисленная) молекула сразу становится радикалом и встаёт на путь разбоя.


Молекулы, которые раньше были инертными и не с кем не реагировали, теперь вступают в самые причудливые химические реакции. Например, две молекулы коллагена, которые стали свободными радикалами, столкнувшись с радикалами кислорода, становятся настолько активными, что связываются друг с другом и образуют димер, в то время как нормальные волокна коллагена не способны связываться друг с другом.


Сшитый коллаген менее эластичен, чем обычный коллаген, а кроме того, он недоступен для матриксных металлопротеиназ (ферментов, разрушающих старый коллаген, чтобы его место занял вновь синтезированный), поэтому накопление коллагеновых димеров в коже приводит к появлению морщин и снижению упругости кожи.


В молекуле ДНК радикалами могут стать даже две части одной нити ДНК - в этом случае они могут связаться друг с другом, образуя сшивки внутри одной молекулы ДНК или между двумя молекулами ДНК. Сшивки и другие повреждения в молекулах ДНК становятся причиной гибели клеток или их ракового перерождения.


Не менее драматично заканчивается встреча свободного радикала кислорода с молекулами ферментов. Повреждённые ферменты уже не могут управлять химическими превращениями и в клетке воцаряется полный хаос.


Свободные радикалы кислорода часто образуются как побочные продукты биологического окисления, однако они могут появляться в результате воздействия внешних факторов, например УФ-излучения или ионизирующей радиации.


Местом образования свободных радикалов при биологическом окислении являются митохондрии - энергетические станции клеток. И именно митохондрии в первую очередь страдают от свободных радикалов. Получается порочный круг: свободнорадикальное повреждение митохондрий приводит к нарушению энергетики клеток и к увеличению производства свободных радикалов.


Естесственными защитниками митохондрий от свободных радикалов являются витамин Е и коэнзим Q (убихинон). Скорость производства свободных радикалов в митохондриях возрастает при переедании, когда организм должен переработать гораздо больше питательных веществ, чем ему необходимо.


Перекисное окисление - что это такое?

Наиболее серьёзным следствием появления свободных радикалов в клетке является перекисное окисление. Перекисным его называют потому, что его продуктами являются перекиси.


Перекисные соединения — сложные вещества, в которых атомы кислорода соединены друг с другом. Пероксиды легко выделяют кислород. Для неорганических веществ рекомендуется использовать термин пероксид, для органических веществ и сегодня в русском языке часто используют термин перекись. Перокси́д водоро́да (перекись водорода), H2O2 — простейший представитель пероксидов.


Чаще всего по перекисному механизму окисляются ненасыщенные жирные кислоты, из которых состоят мембраны живых клеток. Точно так же перекисное окисление может идти в маслах, которые содержат ненасыщенные жирные кислоты, и тогда масло прогоркает (перекиси липидов имеют горький вкус).


Опасность перекисного окисления в том, что оно протекает по цепному механизму, т.е. продуктами такого окисления являются не только свободные радикалы, но и липидные перекиси, которые очень легко превращаются в новые радикалы. Таким образом, количество свободных радикалов, а значит и скорость окисления, лавинообразно нарастает. Свободные радикалы реагируют со всеми биологическими молекулами, которые встречаются им на пути, такими, как белки, ДНК, липиды. Если лавину окисления не остановить, то может погибнуть весь организм.


Именно это и происходило бы со всеми живыми организмами в кислородной среде, если бы природа не позаботилась снабдить их мощной защитой - антиоксидантной системой.


Антиоксиданты

Антиоксиданты - это вещества, которые способны блокировать реакции свободнорадикального окисления. Встречаясь со свободным радикалом, антиоксидант добровольно отдаёт ему электрон и дополняет его до полноценной молекулы. При этом молекулы антиоксидантов сами превращаются в свободные радикалы. Однако из-за особенностей химической структуры антиоксиданты эти радикалы слишком слабы для того, чтобы отнять электрон у других молекул, поэтому они не опасны.


Когда антиоксидант отдаёт свой электрон окислителю и прерывает его разрушительное шествие, он сам окисляется и становится неактивным в качестве восстановителя. Для того чтобы его вернуть в рабочее состояние его надо снова восстановить. Поэтому антиоксиданты обычно работают парами или группами, в которых они могут поддержать окисленного товарища и быстро восстановить его. Например, витамин С восстанавливает витамин Е, а глутатион восстанавливает витамин С.


Самые лучшие антиоксидантные команды содержатся в растениях. Особенно в тех, которые могут расти в суровых условиях, - облепиха, сосна, кедр, пихта и другие.


Важную роль в организме играют антиокислительные ферменты. Это супероксиддисмутаза (СОД), каталаза и глутатионпероксидаза.


супероксиддисмутаза (СОД) и каталаза образуют антиоксидантную пару, которая борется со свободными радикалами кислорода, не давая им возможности запустить процессы цепного окисления.


Глутатионпероксидаза обезвреживает липидные перекиси, обрывая тем самым цепное перекисное окисление липидов. Для работы глутатионпероксидазы необходим селен. Поэтому пищевые добавки с селеном усиливают антиоксидантную защиту организма.


Антиоксидантными свойствами в организме обладают многие соединения. Это:


  • токоферолы,
  • каротиноиды,
  • аскорбиновая кислота,
  • антиокислительные ферменты,
  • женские половые гормоны,
  • коэнзим Q,
  • тиоловые соединения (содержащие серу),
  • некоторые аминокислоты,
  • некоторые белковые комплексы,
  • витамин К и
  • многие другие вещества.

Несмотря на такую мощную антиоксидантную защиту, свободные радикалы всё же оказывают достаточно разрушительное действие на биологические ткани и, в частности, на кожу.


Причиной этого являются факторы, которые резко усиливают продукцию свободных радикалов в организме, что приводит к перегрузке антиоксидантной системы и к окислительному стрессу.


Наиболее серьёзным из этих факторов считается УФ-излучение, однако избыток свободных радикалов появится на коже и вследствие воспалительных процессов, при воздействии некоторых токсинов или при разрушении клеток.


Антиоксиданты в косметике

Сейчас мало кто сомневается в том, что кожу надо защищать от свободных радикалов. Поэтому антиоксиданты стали одними из самых популярных ингредиентов в косметике. Но не каждый крем с антиоксидантами способен защитить нашу кожу. Составление хорошего антиоксидантного коктейля - дело тонкое, важно составить такую смесь, в которой разные антиоксиданты будут восстанавливать друг друга.


Известно, например, что витамин С восстанавливает витамин Е, но создать косметическую композицию, в которой эта антиоксидантная пара будет работать сообща, не так просто. Витамин Е жирорастворим, а витамин С - водорастворим, поэтому в живой клетке они совершают сложные акробатические трюки, встречаясь на границе мембран и цитоплазмы.


Разные структурные формы витамина Е


Кроме того, аскорбиновую кислоту очень трудно вводить в косметические композиции, так как она легко разрушается. В настоящее время используют производные аскорбиновой кислоты, которые более стабильны.


Структурная формула витамина С


Например, аскорбилпальмитат - жирорастворим, стабилен, удобен для включения в рецептуру в процессе приготовления препарата. В коже под действием ферментов от аскорбилпальмитата отщепляется пальмитат (жирная кислота) и высвобождает аскорбат, обладающий биологической активностью.


Использует также два других производных - аскорбилфосфат магния и аскорбилфосфат натрия. Оба соединения растворимы в воде и имеют хорошую химическую стабильность.


Один из вариантов создавать эффективные кремы, содержащие витамин С и витамин Е, - это использовать липосомы. При этом витамин С помещают в водную среду внутрь липосом, а витамин Е встраивают в жировую оболочку липосом.


Липосомы — самопроизвольно образующиеся в смесях фосфолипидов с водой замкнутые пузырьки. Их стенка состоит из одного или нескольких бислоёв фосфолипидов (слоёв толщиной в две молекулы), в которые могут быть встроены другие вещества (например, белки). Внутри липосом содержится вода или раствор.


Диаметр липосом варьирует от 20 нм (моноламеллярные везикулы, стенка состоит из одного бислоя) до 10-50 мкм (мультиламеллярные везикулы, стенка состоит из десятков или сотен бислоёв).


Липосома


Аскорбиновая кислота, которая так быстро разрушается в косметических кремах, месяцами сохраняется в овощах и фруктах. Тоже самое касается других антиоксидантов, таких, как бета-каротин или витамин Е. Это означает, что антиоксидантные коктейли растений составлены лучше, чем все искусственные смеси антиоксидантов.


И действительно, набор антиоксидантных веществ в растениях гораздо богаче, чем в тканях животных и человека. Помимо витаминов С и Е, в растениях содержатся каротиноиды и флавоноиды (полифенолы).


Слово "полифенол" используется в качестве общего родового названия для веществ, имеющих не менее двух соседних гидроксильных групп в бензольном кольце. Сами полифенолы при этом стабильны, вступая в реакции полимеризации.


Полифенолы


Флавоноиды обладают очень сильными антиоксидантными свойствами, а кроме того, они поддерживают в активном состоянии и защищают от разрушения витамины С и Е.


Так как необходимость бороться со свободными радикалами стоит перед всеми растениями, не существует такого растения, экстракт которого не обладал бы антиоксидантными свойствами (поэтому так полезно есть овощи и фрукты). И всё же имеются растения, в которых содержатся самые удачные антиоксидантные наборы.


Несколько лет назад было показано, что регулярное потребление зелёного чая значительно снижает риск возникновения опухолей. Учёные, которые сделали это открытие, были так потрясены им, что стали выпивать по несколько чашек зелёного чая в день. Неудивительно, что экстракт зелёного чая стал одним из самых популярных растительных антиоксидантов в косметике.


Наиболее выраженным антиоксидантным действием обладают очищенные полифенолы зелёного чая. Они защищают кожу от вредных последствий УФ-излучения, обладают радиопротекторным действием, снимают раздражение кожи, вызванное действием вредных химикалий.


Обнаружено, что полифенолы зелёного чая ингибируют фермент гиалорунидазу, из-за повышенной активности которого в стареющей коже уменьшается количество гиалуроновой кислоты. Поэтому зелёный чай рекомендуется вводить в средства для стареющей кожи.


Другим "чудо-растением" считается гинкго билоба. Его полифенолы не только обладают очень мощным антиоксидантным действием, но также благотворно влияют на кровеносные сосуды, укрепляя их стенки и повышая тонус. Экстракт гинкго очень полезен для стареющей кожи.


Некоторые растения содержат вещества, которые по своему действию напоминают фермент СОД человеческой кожи, например гамамелис, облепиха, гинкго билоба, конский каштан.


Сильным антиоксидантным действием обладают проантоцианидины - полифенолы, которые содержатся в коре сосны, косточках винограда, чернике и некоторых других растениях. Очищенный комплекс проантоцианидинов из коры морской сосны или из косточек винограда выпускается под торговой маркой "Пикногенол".


В последнее время учёные сделали много интересных открытий, анализируя статистику сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний в различных странах. Например, выяснилось, что народности Средиземноморья, потребляющие много оливкового масла, мало подвержены онкологическим заболеваниям, а кухня востока служит отличной защитой от сердечно-сосудистых заболеваний и гормонозависимых опухолей. Так как в развитии опухолей и сердечнососудистых заболеваний большую роль играют свободные радикалы, подобные наблюдения позволили учёным открыть много новых антиоксидантов.


Например, известно, что Франция, ежедневно поглащающая неимоверные количества вина, имеет весьма благоприятную статистику по сердечно-сосудистым и анкологическим заболеваниям. Было время, когда учёные объясняли "французский парадокс" благотворным влиянием малых доз алкоголя. Потом обнаружилось, что рубиновый цвет благородных красных вин объясняется высоким содержанием в них флавоноидов - самых сильных природных антиоксидантов.


Кроме флавоноидов, которые можно найти в других растениях, в красном винограде содержится уникальное соединение резвератрол, который является мощным антиоксидантом, предотвращает развитие некоторых опухолей, атеросклероза, замедляет старение кожи.


Некоторые учёные, проникшись верой в целебные свойства вина, рекомендуют выпивать 200-400 мл красного вина в день. Правда, прежде чем следовать этой рекомендации, следует учесть, что в данном случае имеется в виду очень качественное вино, полученное ферментацией чистого виноградного сока, а не суррогаты.


Новый всплеск интереса наблюдается к каратиноидам. Показано, что бета-каротин и другие каротиноиды растительного происхождения предотвращают УФ-индуцированное повреждение кожи. В качестве источников каротиноидов в косметике чаще всего используется масло шиповника, облепихи, пальмовое, а также экстракты моркови и петрушки.


Витамин Е, который остаётся самым главным антиоксидантом, также можно вводить в косметику не в чистом виде, а в составе растительных масел. Много витамина Е найдено в маслах: соевом, кукурузном, авокадо, бурачника, винограда, лесного ореха, манго, зародышей пшеницы, рисовых отрубей.


Интерес производителей к натуральным антиоксидантным композициям продолжает расти. Тем не менее химики тоже не сидят сложа руки и предпринимают попытки синтезировать новые антиоксиданты или как то изменить структуру натуральных антиоксидантов.


Например, синтезирован водорастворимый аналог витамина Е (a-токоферола полиэтиленгликольсукцинат). Созданы полностью синтетические антиоксиданты, такие, как ионол (дибунол), фенозаны (водорастворимые производные инола), оксипиридины.


Однако доля синтетических антиоксидантов в косметике ничтожно мала, поскольку симпатии потребителей явно склоняются на сторону натуральных веществ, а производители косметики всё больше убеждаются в том, что ни одному химику не под силу составить такие сложные и гармоничные антиоксидантные системы, как те, что создаёт природа.


Сейчас синтетические антиоксиданты чаще используют в качестве добавок, предохраняющих продукт от окисления, нежели в качестве активных компонентов.


Сколько нужно антиоксидантов?

Возникает вопрос: если антиоксиданты так полезны, не нужно ли вводить их в косметику в повышенных концентрациях? Оказывается формула "чем больше, тем лучше" в отношении антиоксидантов не работает, и они, напротив, наиболее эффективны в достаточно низких концентрациях. Когда антиоксидантов слишком много, они превращаются в свою противоположность - становятся прооксидантами.


Отсюда вытекает ещё одна проблема - всегда ли коже нужны дополнительные антиоксиданты или внесение лишних антиоксидантов может нарушить естественный баланс кожи? Об этом учёные довольно много спорят, и окончательной ясности в данном вопросе нет. Но можно с определённостью сказать, что в дневном креме, который не проникает дальше рогового слоя, антиоксиданты необходимы. В данном случае они играют роль щита, отражающего внешние атаки.


Всегда полезно наносить на кожу природные масла, которые содержат антиоксиданты в точно выверенных природой концентрациях, а также потреблять в пищу свежие овощи и фрукты или даже выпивать иногда бокал хорошего красного вина.


Применение питательных кремов антиоксидантного действия оправдано в том случае, если нагрузка на естественные антиоксидантные системы кожи внезапно возрастает. В любом случае предпочтительнее применять кремы, в которых содержатся природные антиоксидантные композиции, - растительные экстракты, богатые богатые биофлавоноидами и витамином С, натуральные масла, содержащие витамин Е и каротиноиды.


В общем случае, когда в рецептуру добавлен всего один антиоксидант без напарника, он работает скорее не как биологически активная, а как техническая добавка, предохраняя продукт от окисления и, соответственно, от порчи.


Это особенно актуально для растительных масел, обогащённых ненасыщенными кислотами, и препаратов, их содержащих. В них обязательно включают витамин Е как главный жирорастворимый антиоксидант, предотвращающий перекисное окисление липидов.


Действительно ли антиоксиданты эффективны?

Среди учёных не утихают споры о том, не преувеличена ли полезность антиоксидантов, и действительно ли косметика с антиоксидантами полезна для кожи.


Пока хорошо доказано только немедленное защитное действие антиоксидантов - их способность уменьшать повреждение кожи УФ-излучением (например, предотвращать солнечный ожог), предотвращать или уменьшать воспалительную реакцию. Поэтому антиоксиданты, несомненно, полезны в составах солнцезащитных средств, дневных кремах, а также средствах, применяемых после различных повреждений кожи, - бритья, химического пилинга и т.д.


Меньше уверенности у учёных в том, что, регулярно применяя антиоксиданты, можно действительно замедлить старение. Однако отрицать такую возможность нельзя.


Важно понимать, что эффективность антиоксидантов зависит от того, насколько грамотно составлен антиоксидантный коктейль, - одно лишь наличие названий антиоксидантов в рецептуре ещё не говорит о том, что средство будет эффективным.


Оглавление


Органическая химия

Биохимия

Коллоидная химия


Косметическая химия


Исходные вещества

• Жиры и жироподобные
   вещества:

     - Жирные кислоты и спирты.

     - Полиспирты, глицерин.

     - Минеральные масла.
       Вазелин и парафин.

     - Силиконы.

     - Животные масла и жиры

     - Растительные масла и
       жиры.

     - Синтетические жиры.

     - Натуральные воски:
          - пчелиный воск,
          - ланолин,
          - спермацет,
          - растительные воски.

     - Синтетические и мине-
       ральные воски:

          - озокерит,
          - церезин,
          - парафин,

• Биологически активные
   вещества:

     - Биологически активные
       добавки в косметике.

     - Витамины.

     - Гормоны.
          - основные гормоны человека,
          - гормоны в косметике.

     - Ферменты.

     - Микроэлементы.

     - Антиоксиданты.

• Антибактериальные
   вещества:

     - Антисептики.

     - Кисломолочные бакте-
       риальные препараты.

     - Антибиотики.

     - Фитонциды.

     - Консерванты.

• Душистые вещества:
     - Натуральные эфирные
       масла.
     - Смолы, бальзамы.
     - Душистые вещества
       животного происхождения.
     - Полусинтетические
       душистые вещества.
     - Синтетические
       душистые вещества.

• Растворители.

• Красители и пигменты:
     - Красители.
     - Пигменты.
     - Краски.
     - Лаки
.


Косметическая продукция


• Приготовление космети-
   ческих составов:

     - Эмульсии.
     - Растворы.
     - Твёрдые смеси.
     - Суспензии.

• Впитывание косметичес-
   ких составов кожей:

     - Значение основы крема.
     - Процесс впитывания.

• Типы кремов по составу:
     - Жировые кремы.
     - Эмульсионные кремы,
       лосьоны.
     - Безжировые кремы.

• Типы кремов по
   назначению:

     - Дневные кремы,
     - Увлажняющие кремы,
     - Ночные кремы,
     - Кремы для кожи
       вокруг глаз,
     - Защитные кремы,
     - Кремы для массажа,
     - Кремы для рук.

• Средства для очистки
   кожи:

     - Очищающие кремы и
       молочко,
     - Лосьоны для лица,
     - Средства для пилинга.

• Препараты от угревой
   сыпи.
• Маски для лица.

• Средства, защищающие
   от загара.
• Средства для загара.
• Средства для отбеливания
   кожи.

• Средства для ухода
   за телом.

• Средства от пота.
       - Дезодоранты,
       - Антиперспиранты.