Применение нанотехнологий в области косметологии, а также профилактики, диагностики и лечения различных кожных заболеваний известно, как нанодерматология. Солнцезащитные и увлажняющие кремы, антивозрастные формулы различных препаратов и сывороток, фототерапия, средства против сепсиса, антиоксиданты, средства по уходу за волосами и ногтями, антимикробные препараты и наполнители для кожи — вот некоторые из наиболее важных областей применения нанотехнологий в дерматологии и косметологии.
Сегодня, благодаря достижениям в области нанотехнологий, косметической промышленностью весьма востребованы разработанные наночастицы для различных целей, таких как вспомогательные вещества, переносчики и активные компоненты. Благодаря своим крошечным размерам и уникальным свойствам наноматериалы лучше проникают в глубокие слои кожи, что повышает эффективность продукции. Другие преимущества их использования в рецептурах косметических средств включают меньшее количество компонентов, меньшую токсичность (некоторые наноматериалы обладают антиоксидантными свойствами) и улучшенную стабильность активных ингредиентов.
Процесс создания и комбинирования компонентов размером от одного до ста нанометров (1 нанометр равен одной миллиардной метра или одной миллионной миллиметра), известен как нанотехнологии. По сравнению с материалами большего размера, наночастицы, используемые в рецептурах, имеют значительно большее соотношение площади поверхности к единице массы, что приводит к повышению активности. В результате современных разработок такие вещества всё чаще используются в фармацевтических и косметических препаратах. Крупные инвестиции в область нанотехнологий были сделаны Россией, Китаем, Индией, США, Европой, Японией, Бразилией и другими государствами. Создание вакцин и противомикробных препаратов, адресная доставка лекарств для лечения/диагностики онкологии, безопасная гигиеничная упаковка, косметика, наноэлектроника и разработка аналитического оборудования — вот некоторые из наиболее значимых областей применения нанотехнологий в сегодняшней реальности. Из-за преимуществ наночастиц в медицине, дерматологии и космецевтике обычно используются наномасштабные технологии.
Липосомы представляют собой шаровидные замкнутые коллоидные пузырьки с водной сердцевиной, окружённые липидным бислоем, который часто содержит фосфатидилхолин, который является одним из основных компонентов липосом и используется во многих средствах по уходу за кожей/волосами благодаря своим увлажняющим и смягчающим свойствам. Нано-липосомы используются в космецевтических средствах, содержащих как синтетические, так и фитоактивные ингредиенты, таких как солнцезащитные кремы, средства для ухода за волосами и увлажнители кожи.
Твёрдые липидные наночастицы представляют собой жирные липидные капли, стабилизированные поверхностно-активными веществами. Они широко используются для переноса соединений, которые являются как гидрофильными, так и липофильными.
Наноструктурированные липидные частицы-носители получают путём слияния твёрдых липидов с маслами и повышают способность активных ингредиентов к переносу.
Нанокристаллы представляют собой вещества с кристаллическим агрегатным скоплением из сотен атомов размером от 10 до 400 нм. Они специально разработаны для доставки активных веществ, которые являются плохо растворимыми. Микропористые гранулы, используемые в микроспонжах, используются для высвобождения активных веществ для местного применения в контролируемых условиях.
Дендримеры — это невероятно мелкие органические химические частицы, которые имеют полуполимерную древовидную структуру и размеры от 2 до 10 нанометров. Ниосомы — это крошечные однослойные наноструктуры размером от 10 до 100 нм. Они состоят из слоёв неионных поверхностно-активных веществ в виде пластинчатой фазы, окружающей водную полость в сердцевине. Антиоксиданты, такие как аскорбиновая кислота, ресвератрол и эллаговая кислота, могут безопасно проникать через кожу с помощью ниосом.
Нанокапсула — это пузырьковая структура в виде оболочки самого малого размера, которая заключает в себе внутреннее жидкое ядро на наноуровне. Она состоит из нетоксичной полимерной мембраны. Большая часть современной косметики основана на нанокапсулах. Появилось множество практических исследований, подтверждающих высокую антибактериальную и противогрибковую активность наночастиц серебра и золота. Они широко используются в космецевтике, где из них изготавливают омолаживающие лосьоны, маски для лица и дезодоранты. В настоящее время наночастицы серебра содержатся в зубных пастах, мыле, кремах для лица, текстиле, упаковке пищевых продуктов, бытовой технике, дезинфицирующих средствах и повязках для заживления ран.
Недавно углеродные нанотрубки были внедрены в косметическую промышленность, как уникальная технология, особенно для ухода за кожей. Углеродные нанотрубки сами по себе действуют как антиоксидант, подобно фуллеренам.
Хотя наноматериалы обладают рядом преимуществ для косметических изделий, их применение сопряжено с рядом проблем безопасности, главными из которых являются их возможная токсичность и биологическое взаимодействие с другими компонентами. Наночастицы обладают способностью проникать в кожу легче, чем традиционные составы, что может привести к системному воздействию на организм в целом. Вызывает беспокойство возможность попадания этих веществ в кровоток и накопления в тканях, где они в конечном итоге могут иметь негативные последствия. Клеточная токсичность и проникновение в кожу — две основные проблемы безопасности человека, которые необходимо учитывать. Но благодаря развитию вычислительных мощностей дата-центров, лаборатории имеют возможность моделировать и прогнозировать возможные варианты взаимодействия/воздействия новых рецептур.
С другой стороны, использование наночастиц в косметике создаёт проблемы не только для здоровья человека, но и для окружающей среды. Микроскопические частицы обладают более высокой химической активностью, а потому способны более активно взаимодействовать с окружающей средой благодаря своим небольшим размерам. Косметические средства, содержащие наноматериалы, могут накапливаться в воде, почве и атмосфере, нанося вред флоре и фауне при попадании в эти экосистемы. Кроме того, мало что известно о долгосрочном воздействии наноразмерных частиц на экосистемы, что затрудняет обеспечение устойчивости их использования в обычных продуктах.
Благодаря своим небольшим размерам наночастицы очень полезны для защиты от ультрафиолета. Таким образом, солнцезащитный крем теперь можно сделать прозрачным, а не белым, используя микро- и наноразмерные УФ-фильтры, такие как оксид цинка и диоксид титана. Их состав изменяется на наноуровне, что придаёт им незаметный внешний вид и улучшает косметические результаты. Эти соединения могут рассеивать, поглощать или отражать ультрафиолетовое излучение. Как физические солнцезащитные средства, они могут отфильтровывать ультрафиолетовые лучи типов «А» и «В». Тем не менее, у этих составов есть определённые недостатки, такие как необходимость в жирной среде для расщепления, образование белых, как мел, остатков на коже и появление густой консистенции.
Способность рогового слоя защищать кожу от некоторых раздражителей, таких как аллергия, химиотерапевтические препараты или дерматит, может быть недостаточной. По сравнению с увлажняющими кремами с высоким содержанием липидов, барьерные лосьоны на основе наночастиц более эффективны в предотвращении потери влаги кожей, что снижает вероятность возникновения экземы на руках. Твёрдые липидные наночастицы, обогащённые маслом нима, оказывают длительное воздействие и обладают антибактериальной активностью в отношении бактерий, вызывающих акне. Такие очищающие средства представляют собой научно сбалансированную смесь натуральных химических веществ и наносеребра, которая, как утверждается, помогает избавиться от микробов, вызывающих акне, и грибков, уменьшить пигментные пятна и заживить повреждённую солнцем кожу.
Увлажняющие кремы являются важным терапевтическим элементом при лечении ряда кожных заболеваний, включая псориаз, экзему, зуд и старение кожи. Как правило, уровень керамидов снижается, а их структура изменяется на поражённой коже. К сожалению, обычные смягчающие средства не способны эффективно переносить активные ингредиенты через слои кожи. Напротив, новые коллоидные системы-носители лекарственных средств, называемые наноэмульсиями, могут адекватно восполнять запасы керамидов в больной коже, особенно при атопическом дерматите.
Различные факторы ответственны за старение или физический износ кожи. К ним относятся снижение выработки кожного сала, сухость эпидермиса, потеря текстуры, пигментные пятна и дряблость кожных покровов. Истончение кожи в результате старения часто приводит к появлению морщин. Однако биосовместимые нанолипоидные носители изотретиноина продемонстрировали улучшенную биосовместимость, повышенную устойчивость к фотостарению и усиленный антивозрастной потенциал. В частности, было обнаружено, что изофлавоны сои, оседающие в дермальном матриксе, более эффективны и лучше проникают в роговой слой, когда они находятся в форме твёрдых липидных наночастиц.
Антиоксиданты — это соединения, которые нейтрализуют свободные радикалы и вредные молекулы кислорода, защищая клеточные мембраны, а также предотвращая окислительный стресс тканей организма. В косметической промышленности антиоксиданты используются для уменьшения морщин и замедления старения кожи, вызванного ультрафиолетовым излучением. Для максимального усиления действия антиоксидантов были предложены различные наноносители, цель которых — улучшить стабильность и доставку этих полезных веществ в глубокие слои кожного покрова. По сравнению с традиционной пассивной доставкой такие носители обладают рядом преимуществ, включая большую площадь поверхности, большую растворимость, повышенную стабильность, регулируемое высвобождение, уменьшение раздражения кожи и защиту от разрушения. С использованием октилдодеканола, яичного лецитина и воды были созданы наноэмульсии для наружного применения, содержащие экстракт кверцетина или ахироклина, которые улучшают удержание влаги в коже и обладают антиоксидантной активностью.
Современные антисептики так же используют различные наноматериалы серебра, очищенного диоксида титана (TiO2) или глюконата хлоргексидина. В частности, для нанопрепаратов, обладающих более сильными антибактериальными свойствами, добавляются именно такие вещества. С помощью технологии межфазного осаждения была создана полимерная нанокапсула, наполненная хлоргексидином и обладающая усиленным антибактериальным действием. Аналогичным образом, усилению антимикробного действия способствовали твёрдые липидные наночастицы серебра.
Использование наноэмульсии для инкапсуляции активных ингредиентов привлекло внимание к технологическим системам доставки лекарственных средств для лечения заболеваний волос (например, очаговая и андрогенетическая алопеция). Эти системы переносят активные ингредиенты глубже в отверстия фолликул и могут служить в качестве хранилища для длительного высвобождения лекарств внутри волосяных луковиц. Шампунь против перхоти, изготовленный с использованием твёрдых липидных наночастиц чеснока в качестве противогрибкового ингредиента, без каких-либо негативных побочных эффектов оказался более эффективным в лечении перхоти на коже головы и волосах. Аналогичным образом, наноэмульсионная система «силиконовое масло в воде» продемонстрировала улучшенное нанесение силиконового масла на поверхность волос в сочетании со смазывающими и влагосберегающими свойствами.
Новым перспективным направлением в области косметики и оздоровления является уход за ногтями. Например, использование наночастиц серебра и оксидов металлов, обладающих противогрибковой активностью, в лаках для ногтей (как в терапевтических, так и в косметических целях при лечении онихомикоза), является новейшим подходом. Согласно исследованию, пигменты для лаков, содержащие наночастицы, повышают прочность и устойчивость к повреждениям. А, включение наночастиц с противогрибковой активностью в состав лаков обладает огромным потенциалом для лечения грибковых инфекций. В частности, в случае грибковых поражений ногтей, липосомы, покрытые тербинафина гидрохлоридом, продемонстрировали повышенную противогрибковую эффективность.
Косметика для губ — ещё один растущий косметологический индустриальный сектор. В различные цветные пигменты могут быть введены сочетания наночастиц серебра и золота в различных соотношениях. Цвет этого состава может сохраняться в течение сравнительно длительного периода времени. Растительные беталаины более эффективны и стабильны при хранении, если они нанокапсулированы в средствах по уходу за губами. Поразительную стабильность и антиоксидантные свойства продемонстрировали губные помады, содержащие липосомы масла рисовых отрубей.
Использование средств для очищения кожи активно способствует поддержанию здоровья при мытье — уменьшается образование неприятного запаха, поскольку это непосредственно способствует удалению бактерий с поверхности. Липосомы с лауриновой кислотой в наноразмерном составе показали повышенную антибактериальную эффективность в борьбе с акне. Это основано на способности ниосом лауриновой кислоты и куркумина усиливать антибактериальную активность продуктов против кожных инфекций.
На рыночное продвижение существенно влияет восприятие потребителями приставки «нано», как модного слова, которое, однако, представляет собой «палку о двух концах» для косметической отрасли. Такие товары часто ассоциируется с инновациями, передовыми технологиями и исключительными характеристиками, что может привлечь покупателей, ищущих высококачественные, передовые продукты. Благодаря улучшенной способности проникать в кожу и более эффективно переносить активные вещества, многие потребители считают, что продукты, основанные на нанотехнологиях, более эффективны. В результате этого восприятия может увеличиться спрос на товары, продвигающие «нано»-технологии, особенно в таких областях, как защита от солнца и антивозрастные средства, где перспектива улучшения результатов и более глубокого впитывания весьма привлекательна.
С другой стороны, наночастицы могут разлагаться в окружающей среде не так быстро, как более крупные частицы, что может привести к их длительному сохранению в окружающей среде. Некоторые наноматериалы, особенно полученные из металлов, таких как цинк и серебро, не биоразлагаемы и могут со временем накапливаться в почве и воде, представляя угрозу как окружающей среде, так и живым существам. Кроме того, сложно оценить долгосрочные эффекты, поскольку взаимосвязь между этими соединениями и природными экосистемами до сих пор мало изучена. Хотя некоторые материалы, такие как углеродные наночастицы, могут обладать лучшими экологическими характеристиками, другие могут представлять угрозу биоразнообразию при накоплении в почве или воде. Осознавая эти проблемы, косметическая промышленность поощряет внедрение устойчивых методов, стремясь смягчить воздействие на окружающую среду. Некоторые компании, например, используют биоразлагаемые наночастицы и проводят более тщательный анализ воздействия на окружающую среду. Однако, учитывая всю проблематику, исследователи и регулирующие органы продолжают искать стратегии контроля этих опасностей, например, разрабатывая более жёсткие правила для надлежащего применения нанотехнологий в косметике.
