W AGH badają nową witaminę E. Będą nowe skuteczniejsze preparaty?
Choć witamina E występuje w bardzo szerokiej gamie związków, to w kosmetyce stosowany jest wyłącznie jeden z nich – α-tokoferol. Dr hab. Renata Szymańska, prof. AGH z Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej ,podzieliła się wnioskami z przeprowadzonych przez nią niedawno badań nad skutecznością i stabilnością innych preparatów.
Dr hab. Renata Szymańska uważa, że poparzenia skóry to nie jedyny negatywny efekt, jaki może wywołać nadmierna ekspozycja na słońce. Jest ona również przyczyną nadprodukcji reaktywnych form tlenu (RFT), w tym wolnych rodników. Ich destrukcyjne działanie nie daje odczuwalnych skutków natychmiast, ale w dłuższym okresie może powodować niepożądane i groźne zmiany.
RFT utleniają lipidy tworzące błony komórkowe, a także składniki samych komórek, co ostatecznie może prowadzić do ich śmierci. Następstwem tych procesów jest m.in. powstawanie zmarszczek, będących wynikiem utraty przez skórę pierwotnej integralności i jędrności. Reaktywne formy tlenu mogą prowadzić również do rakotwórczych mutacji, których źródłem są uszkodzenia w komórkowym DNA - mówi prof. Renata Szymańska.
W jej opinii RFT swoją destrukcyjną naturę ujawniają jednak dopiero wówczas, kiedy obecne w komórkach przeciwutleniacze nie mogą efektywnie ich usunąć. Sytuacja, w której równowaga pomiędzy RFT a przeciwutleniaczami zostaje zaburzona, określana jest mianem stresu oksydacyjnego. Aby jej zapobiegać, organizm sam wytwarza liczną gamę antyoksydantów, a jeszcze inne przyswaja wraz z pożywieniem.
Do tych ostatnich należy witamina E, która posiada bardzo dobrze udokumentowane właściwości przeciwutleniające. Ze względu na te ostatnie, jest również częstym składnikiem kosmetyków do skóry, których zadaniem jest zapewnienie ochrony przed niepożądanym wpływem promieniowania UV. Jej zaletą jest również dobra rozpuszczalność w tłuszczach, dzięki czemu może być składnikiem popularnych preparatów na bazie emulsji oleju i wody - stwierdza badaczka.
Osiem związków witaminy E i nowa pochodna
Ekspertka twierdzi, że właściwości witaminy E wykazują nie jeden, ale aż osiem występujących w naturze związków. Należą do nich α-, β-, γ-, δ-tokoferol oraz α-, β-, γ-, δ-tokotrienol. Wszystkie łączy tożsamy schemat budowy, w którym można wyróżnić pierścieniowy układ chromanolowy tzw. głowę, oraz dołączony do niej izoprenoidowy łańcuch boczny tzw. ogon.
Z przeprowadzonych badań dowiadujemy się, że będące homologami tokoferole i tokotrienole odróżnia od siebie obecność u tych drugich trzech podwójnych wiązań w łańcuchu bocznym. Poszczególne homologi (α, β, γ, δ) odbiegają natomiast od siebie pozycją i ilością grup metylowych (CH3) tworzących głowę.
Mimo szerokiej grupy dostępnych form witaminy E, w kosmetykach stosowany jest wyłącznie α-tokoferol. Jest on również jedynym homologiem witaminy E, który człowiek dobrze przyswaja wraz z pożywieniem. Jednak ostatnie badania nie tylko pozwoliły wskazać niewykorzystany dotąd potencjał pozostałych związków, ale też dopisać do rodziny witaminy E nowych członków - tłumaczy dr hab. Renata Szymańska.
Swój udział ma w tym dr hab. Renata Szymańska, prof. AGH, która w toku pracy doktorskiej przygotowywanej na Uniwersytecie Jagiellońskim opisała dwie nieznane wcześniej formy witaminy E: plastochromanol-8 oraz jego hydroksylową pochodną.
Plastochromanol od α-tokoferolu różni się innym układem podstawników w pierścieniu chromanolowym oraz posiada dłuższy łańcuch boczny. Ze względu na to nie tylko jest związkiem bardziej stabilnym i lepiej rozpuszczalnym w tłuszczach, ale też skuteczniejszym przeciwutleniaczem – opisuje prof. Renata Szymańska.
Uczona z AGH dodaje, że plastochromanol pod względem budowy pierścienia chromanolowego odpowiada γ-homologom witaminy E. Badania dowodzą, że są one skuteczniej wchłaniane i wykorzystywane poprzez skórę niż używany w kosmetykach α-tokoferol (w przypadku przyswajania wraz z pożywieniem ten ostatni pozostaje niezagrożonym liderem).
Obecnie prof. Szymańska wraz ze swoim zespołem zamierza sprawdzić, czy związek ze względu na dobrze rokującą charakterystykę ma szansę zastąpić α-tokoferol w preparatach chroniących przed promieniowaniem UV. W pracach, których finalnym efektem ma być opracowanie gotowej receptury takiego preparatu, będą ją wspierać dr Aleksandra Orzechowska oraz dr inż. Agnieszka Trela-Makowej, obie z Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej AGH.
Projekt „Analiza fotoprotekcyjnych właściwości preparatów zawierających kapsułkowane pochodne witaminy E” otrzymał grant uczelniany ze środków „Inicjatywa Doskonałości – Uczelnia Badawcza”.
Rozpuszczanie witaminy E i funkcjonalne pęcherzyki
Badaczka wskazuje, że żeby aktywny związek mógł dobrze spełniać swoją antyoksydacyjną funkcję, jego odpowiednia ilość powinna zostać równomiernie rozprowadzona na skórze. Im więc lepiej zostanie rozpuszczony w transportującym go medium, tym skuteczniej będzie działał na całej aplikowanej powierzchni.
Popularne emulsje dzięki temu, że oprócz olejów zawierają wodę, lepiej się wchłaniają i nie pozostawiają na skórze lepkiego filtra. Co jednak stanowi zaletę dla użytkowników, jest jednocześnie problemem w przypadku umieszczania w ich recepturze witaminy E. Ta ostatnia bowiem, choć świetnie rozpuszcza się w tłuszczach, to kompletnie nie robi tego w wodzie. Tymczasem olej i woda stanowią w emulsjach dwie niełączące się fazy - zauważa ekspertka.
Prof. Renata Szymańska zwraca uwagę na to, że producenci kosmetyków nauczyli się jednak radzić sobie z tą przeszkodą. Zamiast bezpośrednio rozpuszczać witaminę E w emulsjach, wprowadzają ją do niej z wykorzystaniem specjalnych nośników w postaci lipidowych pęcherzyków, które wiążą aktywny związek. Nie tylko pozwalają one nasycić preparat witaminą E w sposób równomierny, ale też umożliwiają jej działanie na granicy faz.
Choć ogólne zasady tej techniki są znane, to opracowanie nowej receptury preparatu każdorazowo wymaga indywidualnego podejścia. Uczone z AGH stają przed wyzwaniem połączenie pęcherzyków tłuszczowych z plastochromanolem we właściwych proporcjach, a także doboru ich stężenia w całej emulsji w sposób optymalny z punktu widzenia stawianego jej zadania - komentuje badaczka.
Jak wyjaśnia prof. Szymańska, najczęściej jako nośników witaminy E używa się liposomów. Ich zaletą jest organiczne pochodzenie, w związku z czym ich stosowanie nie budzi u użytkowników obaw w przeciwieństwie do substancji syntetycznych. Do ich wad należą natomiast wysoki koszt uzyskania oraz niska stabilność – jak wszystkie lipidy same są podatne na utlenianie.
Badaczka zamierza wobec tego przetestować w roli nośników niosomy, które w jej przekonaniu mogą stanowić zadowalającą w działaniu i mniej kosztowną alternatywę.
Niosomy stanowią kompromis pomiędzy naturalnością, stabilnością i ceną. Zbudowane są po połowie z cholesterolu i detergentu. Ten ostatni jest tani, a jego neutralność dla organizmu została potwierdzona licznymi badaniami – tłumaczy uczona z AGH.
Rola witaminy E
Prof. Szymańska ma nadzieję, że finalnie uda się uzyskać zamkniętą w kapsułkach kompozycję tłuszczów i substancji aktywnej, która będzie pełnić podwójną rolę, nie tylko chronić przed utlenianiem komórki skóry, ale też sam preparat. Badaczka ma nadzieję, że pozwoli to ograniczyć liczbę sztucznych substancji dodawanych do kosmetyków w celu zapewnienia ich stabilności. Jak bowiem wyjaśnia, wątpliwości budzi nie tylko ich wpływ na zdrowie, ale też sama skuteczność.
Chcemy sprawdzić, czy działanie zawartego w preparacie związku aktywnego będzie zmieniać się wraz z upływem czasu – czyli jak przechowywanie w warunkach dostępu do światła czy tlenu atmosferycznego wpływa na jego stabilność. Choć producenci informują o terminach przydatności swoich produktów do użycia, to według naszej wiedzy szczegółowe badania dotyczące aktywności w tym czasie związków w nich zawartych nie są prowadzone – mówi prof. Szymańska.
Badaczka wyjaśnia, że wstępem od opisanych prac będzie jednak sprawdzenie, jak sam plastochromanol zachowuje się pod wpływem promieniowania UV na tle innych pochodnych witaminy E. Uczeni będą m.in. oświetlać przygotowane próbki światłem UV, a następnie analizować w nich poziom markerów oksydacyjnych. Różne kombinacje nośników i witamin zostaną poddane testom dopiero na kolejnym etapie.
Dopiero po tak szczegółowych badaniach zespół zamierza opracować recepturę emulsji, a także sprawdzić w tej roli bazę apteczną wykorzystywaną do produkcji leków recepturowych. Finalnym etapem projektu będzie przetestowanie działania preparatu na linii ludzkich komórek naskórka (keratynocytów) w celu potwierdzenia jego fotoprotekcyjnych właściwości oraz biokompatybilności - uważa prof. Szymańska.
I dodaje, że zaczynają badania od najprostszego układu, żeby na późniejszym etapie wiedzieć, co jest efektem działania środowiska, a co skutkiem interakcji pomiędzy poszczególnymi składnikami emulsji.
Więcej wiadomości na temat zdrowia można przeczytać poniżej:
W badaniach pomoże nowy spektrofotometr dwuwiązkowy
W badaniach pomoże nowy spektrofotometr dwuwiązkowy UV-VIS, który Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej zakupi ze środków przyznanych z projektu IDUB. Nowe urządzenie nie tylko pozwoli rejestrować fale o długościach odpowiadających bliskiej podczerwieni, ale będzie również posiadało wymienną komorę pomiarową, która pozwala na badanie próbek w bardzo małych objętościach, co przy pracy z plastrochromanolem będzie miało niebagatelne znaczenie.
Homologi tokoferoli i tokotrienoli o dużej czystości są dostępne na rynku komercyjnym, natomiast plastochromanol sami musimy pozyskiwać z oleju lnianego albo liści kasztanowca, jest więc on dla nas na wagę złota. Chcemy w związku z tym, jak najbardziej ograniczyć objętość próbek, ponieważ wraz z jej wzrostem musimy stosować wyższe stężenie plastochromanolu, aby uzyskać tożsamy efekt - podsumowuje prof. Szymańska.
Jej zdaniem wymienna komora w nowym spektrofotometrze, oprócz klasycznych pomiarów próbek o objętości 1-3 ml, umożliwia również badanie próbek o objętości 0,1 ml, dzięki czemu ograniczymy pieniądze i czas niezbędny na ich przygotowanie.
