فناوری نانو در لوازم آرایشی
همه چیز درباره‌ی فناوری نانو در لوازم آرایشی
در سال ۱۹۸۶، برند کریستین دیور برای اولین‌بار لیپوزوم‌ها را به عنوان بخشی از خط تولید در محصولات آرایشی گنجاند. از آن زمان، بسیاری از تولیدکنندگان محصولات آرایشی و بهداشتی با درج فناوری نانو در فرمولاسیون‌های خود از این روش پیروی کردند. نانوذرات به عنوان ذراتی از ۱ تا ۱۰۰ نانومتر تعریف می‌شوند، اگرچه ممکن است این تعریف برای ذرات بزرگتر از ۱۰۰ نانومتر تغییر کند. برخی محققان همچنین ذرات بین ۱۰۰ نانومتر تا ۱ میکرومتر را نانوذرات می‌نامند زیرا دارای خواص مربوط به اندازه هستند که تفاوت قابل توجهی با آن‌هایی که در مواد فله مشاهده می‌شوند دارند.
تعدادی از نانوذرات مانند نانوذرات اکسید فلز، نانوکپسول‌های پلیمری، فولرن‌ها، نانوکریستال‌ها، نانوذرات چربی جامد و حامل‌های چربی ساختار نانو برای کاربردهای آرایشی بررسی شده‌اند. در این مقاله انواع مختلف نانوذرات مورد استفاده در صنایع آرایشی و بهداشتی بررسی شده و خصوصیات، مکانیسم‌های عملکرد و اثرات احتمالی آن بر سلامتی مورد بحث قرار گرفته است.
انواع نانوذرات در صنایع آرایشی و بهداشتی
- نانوذرات اکسید فلز
پرکاربردترین نانوذرات اکسید فلز در فرمولاسیون محصولات آرایشی مانند لوسیون‌ها و ضد آفتاب‌ها، تیتانیوم دی اکسید (TiO2) و زینک اکساید (ZnO) هستند. آن‌ها فیلترهای اشعه ماورا بنفش کارآمد و پایدار هستند که اشعه UVB و UVA را جذب می‌کنند و از طریق فلورسانس یا گرما قابل مشاهده هستند. فرمول‌هایی که از TiO2 یا ZnO به عنوان تنها عوامل ضد آفتاب استفاده می‌کنند، در مقایسه با به سایر مواد ضد آفتاب، خطر تحریک را کاهش می‌دهند. به عنوان مثال آووبنزون در برابر اشعه UVA محافظت می‌کند اما می‌تواند باعث تحریک پوست شود.
یک فرمول ضد آفتاب ایده‌آل باید به طور مؤثر از اشعه UVA / UVB جلوگیری کند، غیر سمی باشد و از نظر زیبایی نیز جذاب باشد. TiO2 بدون پوشش فوتون‌های نور را جذب می‌کند و یک الکترون هیجان‌زده از خود ساطع می‌کند، که می‌تواند به رادیکال‌های آزاد منتقل شده و به لایه‌های پوستی جذب شود و در نتیجه باعث آسیب اکسیداتیو شود. برای جلوگیری از تشکیل گونه‌های اکسیژن واکنش‌پذیر (ROS) و جلوگیری از تجمع ذرات، TiO2 و ZnO به طور کلی با اکسید آلومینیوم، سیلیکون دی اکساید یا روغن‌های سیلیکون پوشانده می‌شوند.
ضد آفتاب‌هایی که با ذرات معدنی سنتی تهیه شده‌اند، ظاهری سفید و گچی قابل توجه دارند، نانو مواد معدنی مبتنی بر تیتانیوم دی اکسید و اکسید روی به دلیل کوچک بودن در سطح پوست، سفید کمتری دارند.
با کاهش اندازه ذرات نانو می‌توان به شفافیت دست یافت. آستانه شفافیت نقطه‌ای است که در آن ذرات به اندازه کافی کوچک شده‌اند تا بتوانند به شفافیت برسند. برای نانوذرات ZnO، این آستانه ۳۰ نانومتر است و باید برای TiO2 حتی کوچکتر باشد. کاهش بیشتر اندازه نانوذرات خطر نفوذپذیری پوست توسط نانوذرات را در پی دارد، و نتیجه آن سمی است.
بسیاری از محصولات ضد آفتاب حاوی نانو ذرات ZnO و TiO2 هستند. هم پراکندگی و هم احساس جذابیت روی پوست ایجاد می کنند. برای افزایش کارایی آن‌ها، می‌توان سیستم‌های محافظ UV استاندارد ZnO و TiO2 را اصلاح کرد. به عنوان مثال، نشان داده شده است که نانو ذرات کارنوباوکس فاکتور محافظت در برابر آفتاب TiO2 را در محیط‌های آبی بدون استفاده از فرمولاسیون‌های پیچیده بهبود می‌بخشد. این می تواند به دلیل مکانیسم انتقال الکترون از محلول‌های ترکیبی آلی π باشد. این انتقال ممکن است وقتی کریستال‌های TiO2 کپسوله شده یا توسط موم کارونوبا پیوند خورده باشد مؤثرتر باشد و نه وقتی که این بلورها به سطح ذرات موم متصل شوند.
جاذب اشعه ماورا بنفش معدنی که اخیراً راه اندازی شده است، برای غلبه بر هرگونه مشکل در تولید رادیکال‌های آزاد، سطح کمی (۰.۶۷٪) منگنز (Mn) را در TiO2 گنجانده است. منگنز برای به دام انداختن هرگونه بار تحریک شده توسط جذب نور ماورا بنفش درون ذره عمل می‌کند، بنابراین عملاً فرصت جابجایی بارها به سطح و ایجاد گونه‌های آسیب رسان رادیکال آزاد را از بین می‌برد.
در رابطه، نگرانی‌هایی در مورد جذب سیستمیک احتمالی نانوذرات TiO2 و ZnO ایجاد شده است که ممکن است در نتیجه تماس نانوذرات با پوست انسان رخ دهد. ۱۰-۱۴ در حالت ایده‌آل، نانوذرات باید در سطح پوست یا در بالاترین لایه پوست باقی بمانند. از نفوذ در قسمت‌های عمیق پوست تا سلول‌های زنده باید خودداری شود. آزمایش‌های معمول آزمایش نفوذ نانوذرات به پوست، از یک روش نواری استفاده می کند که در آن SC به طور متوالی برداشته می‌شود.
مشخصات نفوذ ذرات نانو با تجزیه و تحلیل مقدار SC و مقدار نانوذرات حذف شده با هر نوار رسم می‌شود. ضخامت نوار پوست نسبت به کل ضخامت لایه شاخی را می‌توان از طریق روش‌های مختلف تعیین کرد. تصویربرداری مستقیم از نانوذرات ضد آفتاب در پوست در داخل بدن می‌تواند نگرانی‌های مربوط به ایمنی عمومی را برطرف کند. بعلاوه، برخی تحقیقات نشان می‌دهد، برای ضد آفتاب‌های معدنی، به نظر نمی‌رسد TiO2 به اپیدرم نفوذ کند، و ZnO در صورت وجود، جذب سیستمیک محدودی دارد.
نانوکپسول‌های پلیمری
نانوکپسول های پلیمری یک ساختار توخالی کروی هستند که مواد فعال در آن کپسول می‌شوند و توسط پوسته پلیمری احاطه شده‌اند تا از چنین مواد حساس در برابر اکسید شدن یا تخریب محافظت کنند – که معمولاً وقتی در معرض اکسیژن، نور یا گرما قرار می‌گیرند؛ از کنترل ترکیدن یا ترشح آن‌ها جلوگیری می‌کنند. یا برای جلوگیری از ناسازگاری بین مواد تشکیل‌دهنده از پلیمرهای پرکاربرد برای ایجاد نانوکپسول می‌توان به پلی کاپرولاکتون PCL، پلی لاکتیک اسید PLA، پلی گلیکولیک اسید PGA، پلی لاکتیک کو گلایکولیک اسید PLGA، پلی آلکیل سیانو اکریلات، پلی بوتیل سیانو آکریلات، پلی اتیل سیانو آکریلات، پلی آلکیل آدیپات، پلی وینیل استات (PVA)، استات سلولز فتالات، استات سلولز بوتیرات می‌توان اشاره کرد.
هسته یک نانوکپسول غالباً با روغن پر می‌شود، که می‌تواند مواد فعال لیپوفیلی از جمله: آلفا توکوفرول و α استات توکوفرول، تری گلیسیریدهای غنی از اسید لینولئیک، پنتایریتریتول تترا (۲ اتیل هگزانوات)، کلوفیبرات، روغن ماهی، روغن فندق، بیزابولول، فارنسول، اتیل لینولئات و اتیل هگزیل متوکسی سینامات را حل کند.
نانوکپسول‌ها می‌توانند برای دستیابی به خواص مطلوب و دستیابی به اهداف خاص، کاربردی یا اصلاح شوند. در برخی از محصولات آرایشی و بهداشتی مانند عطرهای با ماندگاری طولانی کاربرد دارند، بنابراین برای جلوگیری از رقیق شدن یا شستشوی رایحه، می‌توان آن را در نانوکپسول‌هایی کپسول کرد، سطح آن‌ها اصلاح شده تا چگالی بار کاتیونی بالایی داشته باشد. از آنجا که در شرایط طبیعی فیزیولوژیکی سطح پوست دارای بار منفی خالص است، نانوکپسول‌های کاتیونی تمایل زیادی به پوست دارند که باعث بهبود چسبندگی عطر روی پوست می‌شود.
یکی دیگر از اصلاحات نانوکپسول پاسخ به تغییرات محیطی و آزادسازی مواد متناسب با آن است. یکی از همکاران یک هیدروژل را در ماسک صورت طراحی کرده و برای امتحان آن را چند درجه حرارت دادند. هنگامی که دما افزایش یافت، هیدروژل کوچک شد و مواد مغذی کپسول شده را آزاد کرد .محققان همچنین پارچه‌های هوشمندی را با خواص ضد باکتری طراحی کردند که به محرک‌های خارجی پاسخ می‌دهند.
همچنین نانوکپسول ها به عنوان عامل انتقال در ضد آفتاب به شدت مورد بررسی قرار گرفته‌اند. نانوکپسول‌های پلیمری می‌توانند یک فیلم محافظ بر روی سطح پوست ایجاد کرده و نفوذ ضدآفتاب های فعال را به داخل بافت زنده کاهش دهند. به عنوان مثال، پلی وینیل الکل (PVA) با اسیدهای چرب مختلف جایگزین شد تا لیپوفیلیتی مختلف ایجاد کند و فیلتر ضد آفتاب بنزوفنون در یک سری از نانوکپسول‌های اسید PVA کپسوله شد. سپس توانایی نانوکپسول‌های اسید چرب PVA در جلوگیری از انتقال بنزوفنون از طریق پوست گوش خوک در شرایط آزمایشگاهی مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج نشان داد که بالاترین درجه حملات هنگام استفاده از ضد آفتاب در محلول بدون نانوکپسول رخ داده است.
علاوه بر این، نانوکپسول های اسید چرب PVA به طور قابل توجهی جذب از طریق پوست توسط بنزوفنون را کاهش می‌دهد. این نتیجه امیدوار کننده بود، زیرا ضدآفتاب برای محافظت از پوست در برابر اشعه ماورا بنفش باید روی سطح پوست باقی بماند. علاوه بر این، نانوکپسول‌هایی که درجه بالاتری از جایگزینی دارند از جذب مؤثرتر جلوگیری می‌کنند. علاوه بر بنزوفنون، از کپسول‌های نانو برای کپسول سازی اکتیل سالیسیلات استفاده شده است.
فولرن
فولرن یک آلوتروپ کربن است. فولرن‌های کروی به عنوان “باکی بال” شناخته می‌شوند و از ۶۰ اتم کربن (C60) تشکیل شده‌اند. در چند سال گذشته، از فولرن (C60) و مشتقات آن به عنوان ترکیبات فعال در تهیه فرمولاسیون‌های جوان سازی پوست استفاده شده است. آن‌ها برای طیف گسترده‌ای از فعالیت های بیولوژیکی خود ترکیب می‌شوند، از جمله مهار ROS قوی و عملکردهای بالقوه آنتی‌اکسیدانی.
رادیکال‌های آزاد، مانند آنیون سوپراکسید، رادیکال‌های هیدروکسیل و لیپوپراکسید، در اثر قرار گرفتن در معرض اشعه ماورا بنفش به وفور تولید می‌شوند. رادیکال‌های آزاد به دلیل واکنش‌پذیری زیاد خود، به بافت‌های زنده اطراف حمله کرده و آن‌ها را از بین می‌برند، بنابراین شخصی بنام بورانگلوف و همکاران یک ترکیب آرایشی متشکل از خوشه‌های فولرن در یک حامل قابل قبول از نظر زیبایی برای جلوگیری یا عقب انداختن فرآیندهای اکسیداسیون رادیکال‌های آزاد در پوست ایجاد کرده است. فولرن‌ها می‌توانند این رادیکال‌های آزاد را از بین ببرند.
با این حال، یک نگرانی ایمنی قابل توجه در مورد استفاده از فولرن در محصولات آرایشی وجود دارد.
نانوکریستال‌ها
نانو کریستال‌ها، که در دهه ۱۹۹۰ اختراع شد، یک روش جدید برای تحویل داروهای آبگریز و مواد آرایشی است اما به دلیل جذب محدود در نتیجه سرعت انحلال، قابلیت دسترسی زیستی محدودی دارند که با افزایش سطح آن‌ها افزایش می‌یابد. علاوه بر این، این روش می‌تواند مواد آمورفی تولید کند که قابلیت حلالیت اشباع بالاتری نسبت به مواد بلوری دارند.
چند صد تا ده هزار اتم جمع می‌شوند و یک “خوشه” با اندازه معمول حدود ۱۰-۶۰۰ نانومتر تشکیل می‌دهند، بنابراین برای جلوگیری از تشکیل سنگدانه‌های بزرگتر باید آن‌ها را تثبیت کرد. دو فرآیند عمده مورد استفاده برای تولید نانو کریستال‌ها، توپی فرز و همگن فشار قوی است. ترکیبی از فن‌آوری‌های دیگر مانند خشک کردن اسپری و لیوفیلیزاسیون با همگن‌سازی فشار بالا می‌تواند نانوبلورهایی با خصوصیات بهبود یافته ،با اندازه کوچکتر و پایداری فیزیکی بهتر را ایجاد کند. نانو کریستال در حال حاضر از طریق همگن‌سازی فشار بالا برای پوست تولید می‌شوند.
نانو کریستال‌ها می‌توانند نفوذ یک ماده آرایشی بهداشتی کم محلول در پوست را افزایش دهند. فعال‌هایی که از فاز آب به داخل پوست نفوذ می‌کنند به سرعت با مولکول فعال حل شده از نانوبلورهای موجود در فرمول جایگزین می‌شوند.
فرآیند ترکیب نانوبلورها در محصولات آرایشی ساده است. نانوبلورها ابتدا در آب پراکنده می‌شوند، سپس نانو با یک محصول آرایشی مخلوط می‌شود. نمونه‌هایی از مواد آرایشی فرموله شده با کریستال‌هایی به ابعاد نانو شامل کرم‌های حاوی روتین و هسپریدین است. روتین یک آنتی اکسیدان گیاهی محلول در آب ضعیف است، بنابراین گلوکوزید روتین، یک مشتق روتین محلول در آب، به طور معمول به عنوان یک جایگزین استفاده می شود.
نانو ذرات چربی جامد و حامل‌های چربی ساختار نانو
نانوذرات لیپید بسته از یک سازمان ماتریس لیپیدی از نانوذرات جامد لیپید (SLN) و حامل لیپید نانوساختار (NLC) تشکیل شده‌اند. چربی‌های به کار رفته شامل تری گلیسیرید، اسیدهای چرب، استروئیدها و موم است. برای تثبیت پراکندگی SLN از امولسیفایرهای مختلفی استفاده شده است، از جمله، پلی سوربات ۸۰، لسیتین، استرهای کوکوآمفو استات سدیم و اسیدهای چرب ساکارز.
در مقابل، NLC ها با اختلاط لیپیدهای جامد با لیپیدهای مایع تولید می‌شوند. ماتریس‌های آن‌ها ساختاری مخدوش دارند و در نتیجه فضای بیشتری برای بارگذاری فعال‌ها ایجاد می‌شود. NLC نیز به دلیل ماتریس شبکه کریستالی، فعالین را در حین ذخیره‌سازی مانند SLN دفع نمی‌کنند. ظرفیت بارگیری بالا و بهبود پایداری NLC ها باعث برتری آن‌ها در استفاده از محصولات آرایشی نسبت به SLN ها می‌شود.
برای تولید نانوذرات چربی می‌توان از تکنیک‌های مختلفی استفاده کرد، از جمله همگن‌سازی فشار بالا، تبخیر حلال امولسیون، تزریق حلال و وارونگی فاز. در میان آن‌ها، همگن‌سازی فشار بالا به طور گسترده‌ای در صنعت استفاده می‌شود. این مزایای بسیاری نسبت به سایر روش‌ها دارد. مقیاس‌گذاری آن آسان است و به هیچ حلال آلی احتیاج ندارد و زمان تولید کمی دارد. نانوذرات چربی می‌توانند با استفاده از روش همگن‌سازی فشار بالا گرم یا سرد تولید شوند.
مشابه نانوکپسول‌های پلیمری، ترکیب مواد مؤثره شیمیایی مانند کوآنزیم Q10، رتینول و توکوفرول در SLN ها و NLC ها در برابر تجزیه محافظت می‌کند. فرمولاسیون محصولات موضعی حاوی SLN و NLC یکسان است. محصولات را می‌توان با SLN ها و NLC ها از سه طریق بدست آورد: با افزودن SLN ها / NLC ها به محصولات موجود، افزودن مواد تقویت کننده ویسکوزیته به فاز آبی SLN ها / NLC ها برای به دست آوردن ژل و تولید مستقیم محصول نهایی که فقط شامل نانوذرات است.
یک فرآیند یک مرحله‌ای
پس از استفاده موضعی، SLNها و NLC ها می توانند یک فیلم چسبنده انسدادی بر روی سطح پوست ایجاد کنند که از کمبود مواد روی پوست جلوگیری می‌کند. ویژگی پنهانی SLNها باعث می‌شود که آن‌ها در کرم‌های ضد آفتاب استفاده کنند زیرا لیپید فیلم تشکیل شده در سطح پوست نفوذ ضد آفتاب‌های مولکولی را عقب می‌اندازد، بنابراین ظرفیت مقاوم در برابر اشعه ماورا UV بنفش را افزایش می‌دهد و سمیت بالقوه را نسبت به فرمولاسیون‌های معمولی کاهش می‌دهد.
دو محصول اول تجاری حاوی NLC یک کرم و سرم در سال ۲۰۰۵ به بازار عرضه شد. غلظت کوآنزیم Q10 در کرم ۵٪ و در سرم ۱٪ بود. یک آزمایش in vivo نشان داد که ترکیب کوآنزیم Q10 در سوسپانسیون NLC این محصولات منجر به نفوذ بیشتر ماده فعال در پوست می‌شود، در مقایسه با یک امولسیون o / w روغن خنثی با محتوای کوآنزیم Q10 یکسان.
از طرف دیگر، با وجود برخی R&D و ارزیابی برای تحویل عوامل فعال آرایشی، تعداد کمی از محصولات تجاری حاوی SLN در بازار عرضه شده‌اند. قبل از اینکه این سیستم حامل جدید به بازار معرفی شود، تحقیقات بیشتری لازم است تا درک بهتری از تولید SLN ها، از جمله مواد افزودنی ایمن، ثبات طولانی مدت و تولید در مقیاس بزرگ فراهم شود. اثر سورفکتانت‌ها برای برخی از تغییرات چربی استفاده می‌شود. و چگونه نانوذرات لیپید با لیپیدهای SC ارتباط برقرار می‌کنند و بر تحویل فعال تأثیر می‌گذارند.
نتیجه‌گیری
صنعت آرایشی و بهداشتی تلاشهایی در جهت توسعه فناوری نانو انجام داده است که گواهی‌نامه اختراع ثبت شده متعدد فناوری نانو در اختیار شرکت‌های لوازم آرایشی است. علاوه بر این، ورود نانوذرات به محصولات آرایشی و بهداشتی یک موفقیت اقتصادی بوده است. بسته به کاربرد مورد نظر آن‌ها، نانوذرات می‌توانند به منظور افزایش یا مهار نفوذ مواد فعال در اپیدرم یا درم عمیق و فراتر از آن طراحی شوند. روند آینده برای رساندن مواد فعال ممکن است سیستم های نانو ذره‌ای بهبود یافته باشد که بتوانند مولکول‌های فعال خود را از طریق مکانیسم‌های آزادشده تحریک کنند.
از آنجا که محصولات آرایشی و بهداشتی برای مصارف خارجی هستند و نمی‌توانند ادعاهای پزشکی موثقی داشته باشند، اغلب مورد تأیید سازمان غذا و داروی ایالات متحده نیستند. بعلاوه، زمان اختراع تا بازار محصولات آرایشی بسیار سریعتر از سیستم‌های انتقال دارو است. بنابراین، با افزایش تجاری سازی فناوری نانو، قرار گرفتن در معرض مصرف‌کننده از طریق محصولات آرایشی و بهداشتی و اثرات احتمالی آن نگران‌کننده است. بنابراین، برای درک و ارزیابی رفتار و سرنوشت نانو مواد موضعی که به صورت موضعی استفاده می‌شوند، کار بیشتری لازم است. تحقیقات بیشتر، همراه با تنظیم و گزارش بهتر، مصرف‌کنندگان را قادر می‌سازد با اطمینان محصولات را انتخاب کنند و به نوبه خود به نفع شرکت‌های لوازم آرایشی باشند.
منبع:
