Sterole - ważne substancje kosmetyczne
Przez stulecia w preparatach kosmetycznych stosowano wyłącznie surowce pochodzenia naturalnego. Dopiero w XVIII wieku wraz z rozwojem chemii, szczególnie organicznej, nastąpił zwrot ku związkom syntetycznym, które coraz częściej zaczęły wypierać z receptur kosmetyków układy pochodzenia naturalnego. Wraz z rozkwitem przemysłu chemicznego syntetyki stały się w wyrobach kosmetycznych dominującą grupą surowców. Pojawiła się nowa generacja nie tylko emulgatorów, rozpuszczalników, konserwantów, barwników ale również substancji biologicznie aktywnych.
Magdalena Sikora
Zainteresowanie układami naturalnymi powróciło pod koniec XX wieku. Natura, która tak wiele nam oferuje ponownie stała się chętnie wykorzystywanym źródłem surowców kosmetycznych. Obok olejów i ekstraktów roślinnych w recepturach produktów wielu firm coraz częściej zaczęły pojawiać się z powrotem surowce naturalne: witaminy, białka, barwniki. Interesującą grupę związków tego segmentu stanowią steroidy.
Do grupy tej zaliczamy układy, których wspólną jednostką strukturalną jest steran, węglowodór, zbudowany z czterech skondensowanych pierścieni opartych na układzie cyklopentanoperhydrofenantrenu.
Suplementacja opóźnia starzenie
Steroidy stanowią ważną grupę substancji, które są rozpowszechnione zarówno w świecie roślin jak i zwierząt pełniąc tam różnorodne funkcje. Są one ważnymi surowcami również z punktu widzenia farmaceutycznego i kosmetycznego, gdyż odgrywają istotną rolę w prawidłowym funkcjonowaniu ludzkiego organizmu. Steroidy są bowiem składnikami niezbędnymi dla utrzymywania stanu równowagi dynamicznej tzw. homeostazy, w trakcie której zachodzą określone procesy biologiczne, niezbędne do prawidłowego funkcjonowania organizmu, w tym również skóry. Zdrowa skóra stanowi uregulowany systemem, w którym zachodzące procesy metaboliczne uzależnione są w dużej mierze od dostarczania do niej odpowiednich prekursorów i aktywatorów związków biologicznie czynnych niezbędnych dla ich prawidłowego przebiegu. Niestety, wraz z postępującym procesem starzenia organizmu następuje zakłócenie tej równowagi. Większość nieprawidłowości które pojawiają się w tym czasie w naszym organizmie wiąże się z niedoborem substancji niezbędnych do jego prawidłowego funkcjonowania. Celowa zatem wydaje się suplementacja związków, które mogą wspierać zakłócone procesy biologiczne opóźniając tym samym niekorzystne zmiany tam zachodzące. Zastosowanie w recepturach preparatów kosmetycznych określonych substancji biologicznie aktywnych, do których należą również steroidy, stanowi zatem ważną część składową strategii, która coraz częściej jest stosowana w przemyśle kosmetycznym.
Ważnymi przedstawicielami steroidów są sterole. Podstawowy podział steroli z jakim spotykamy się literaturze uzależniony jest w dużej mierze od źródła ich pozyskiwania. W klasyfikacji tej wyróżniamy trzy podstawowe grupy surowców. Pierwszą z nich stanowią związki pochodzenia zwierzęcego czyli zoosterole, których najważniejszym przedstawicielem jest cholesterol. Do grupy tej zaliczamy także lanosterol, cholestanol, koprostanol. Drugi segment steroli to związki pochodzenia roślinnego tak zwane fitosterole. Do najważniejszych ich reprezentantów należą: â-sitosterol, stigmasterol, kampesterol, brassikasterol. Ostatnią grupę naturalnych steroli stanowią związki wyodrębniane z grzybów znane jako mykosterole. Najbardziej znanym ich przedstawicielem jest ergosterol. Coraz częściej pojawia się czwarta klasa, szczególnie chętnie wykorzystywana w farmacji, syntetycznych steroidów, nie mających odpowiedników w naturze.
Zarówno cholesterol, jak też fitosterole powstają w żywych organizmach z lanosterolu. stanowiącego kluczowy związek na szlaku biosyntezy steroidów. Sam lanosterol zaś powstaje w wyniku cyklizacji szeroko rozpowszechnionego w przyrodzie skwalenu, naturalnego węglowodoru zaliczanego do grupy związków izoprenoidowych.
Cholesterol
Głównym, jednocześnie najbardziej rozpowszechnionym przedstawicielem steroli pochodzenia zwierzęcego jest cholesterol. Pod względem chemicznym jest to drugorzędowy alkohol o wzorze sumarycznym C27H45OH.
Cholesterol należy do związków lipofilnych rozpuszczalnych w tłuszczach oraz wielu rozpuszczalnikach organicznych, trudno natomiast rozpuszcza się w alkoholu etylowym, praktycznie nie jest rozpuszczalny w wodzie. Znajdująca się w cząsteczce grupa hydroksylowa nadaje mu charakter słabo amfifilowy. Cholesterol jest związkiem szeroko rozpowszechnionym w świecie zwierzęcym ale można go także znaleźć wśród roślin.
Cholesterol wraz z fosfolipidami jest ważnym elementem strukturalnym membran komórkowych, determinującym własności błony komórkowej. W mniejszych ilościach występuje on także w błonach organelli międzykomórkowych, a także w otoczce mielinowej tkanki nerwowej. Alkohol ten jest również jednym ze składników łoju skórnego. Występuje on tam w ilości około 4%, zarówno w formie wolnej jak i związanej. Jest on elementem składowym lipoprotein odpowiedzialnych za transport tłuszczów w organizmie. W lipoproteinach plazmy krwi występuje głównie w postaci estrów, w których grupa OH acylowana jest przy pomocy długo-łańcuchowych reszt kwasów tłuszczowych. Cholesterol jest strukturalnym związkiem wyjściowym niezbędnym do syntezy wielu innych sterydów. W skórze jest on między innymi prekursorem 7-dehydrocholesterolu prowitaminy witaminy D3, tworzącej się pod wpływem promieniowania słonecznego. Związek ten znajduje zastosowanie zarówno w przemyśle kosmetycznym jak i farmaceutycznym. Należy on do układów stabilnych, nie jełczeje, jest odporny na działanie światła, stąd chętnie wykorzystywany jest jako emulgator emulsji W/O, koemulgator, regulator konsystencji preparatów oraz naturalny antyoksydant. Może być także traktowany jako składnik osnowy tłuszczowej kremów. Stosowany w preparatach kosmetycznych nadaje im charakterystyczny połysk. Właściwości cholesterolu zbliżone są do właściwości naturalnych składników łoju skórnego. Z tego też powodu należy on do związków dobrze tolerowanych przez skórę. Stosunkowo łatwo pokonuje barierę warstwy rogowej, ułatwiając jednocześnie przenikanie innych składników aktywnych preparatów kosmetycznych. Wykazuje on także działanie nawilżające, oraz zmiękcza skórę, stąd może być klasyfikowany jako emolient.
Główne źródło pozyskiwania cholesterolu do celów przemysłowych stanowi tłuszcz wełny owczej jak również inne tłuszcze zwierzęce. W ofercie handlowej ma on postać białych kryształów o temperaturze topnienia ~150 st. C. Analogiczne właściwości do cholesterolu wykazuje drugi składnik tłuszczopotu wełny owczej – lanosterol, który dość często pojawia się w recepturach preparatów kosmetycznych.
Fitosterole
Kolejną, ważną grupę steroli stanowią układy pochodzenia roślinnego tzw. fitosterole. Charakteryzują się one budową bardzo podobną do cholesterolu, od którego odróżnia je jedynie struktura łańcucha bocznego znajdującego się przy 17 atomie węgla steranu. W odróżnieniu od cholesterolu fitosterole mogą być syntetyzowane tylko przez organizmy roślinne. Są one składnikami tzw. frakcji niezmydlającej się wielu olejów i tłuszczów. Ich zawartość w układach roślinnych jest różna i dla tych układów charakterystyczna. Związki te są obecne w kiełkach pszenicy, zbożach, orzechach warzywach strączkowych w tym w soi. Do łatwo dostępnych surowców bogatych w fitosterole należą także: wierzbówka, wierzbownica, kozieradka, czarnuszka, olcha, fasola, grab, morwa, głóg, jarzębina, babka lancetowa. i in. Zawartość fitosteroli w niektórych surowcach roślinnych podana została w tabeli.
Fitosterole występują w komórkach roślin w formie wolnej, zestryfikowanej i związanej glikozydowo z cukrami. Z surowca roślinnego możne je wydzielić wraz z innymi tłuszczami na drodze ekstrakcji rozpuszczalnikami organicznymi takimi jak: eter dietylowy czy chloroform. Z frakcji tłuszczowo-sterolowej związki te wyodrębnia się w wyniku procesu zmydlania prowadzonego przy użyciu alkoholowego roztworu ługu. Po jego zakończeniu uzyskany roztwór rozcieńcza się wodą, a następnie fazę niezmydlającą poddaje się powtórnej ekstrakcji rozpuszczalnikiem organicznym. Po usunięciu rozpuszczalnika sterole wypadają w postaci kryształów.
Wydzielona frakcja fitosteroli jest mieszaniną zawierającą około 60% b-sitosterolu, 30% kampesterolu, około 5% stigmasterolu.
W wyizolowanej z oleju sojowego frakcji sterolowej stwierdzono ponadto obecność związków występujących w mniejszych ilościach: stigmastanolu, ergostanolu, brassicasterolu.
Fitosterole w preparatach kosmetycznych pełnią rolę podobną jak cholesterol. Ponadto charakteryzuje je działanie przeciwbakteryjne, przeciwgrzybowe, przeciwzapalne, przeciwnowotworowe.
Ważną grupę układów steroidowych stanowią sterole związane glikozydowo z cukrami, tzw. glikozydy sterydowe, które są syntetyzowane głównie w korzeniach i kłączach roślin. Połączenia tego typu tworzą najczęściej kampesterol, cholesterol, sitosterol, stigmasterol. Cukier – najczęściej glukoza lub mannoza, połączony jest z aglikonem przy 1 atomie węgla układu. Do 6 węgla cukru natomiast przyłączona jest reszta acylowa pochodząca np. od kwasu linolowego, linolenowego, oleinowego, palmitynowego, stearynowego. Glikozydowymi składnikami roślin są saponiny, które mają właściwości zbliżone do powszechnie stosowanych w kosmetyce surfaktantów. Podobnie jak mydła mają one zdolność tworzenia piany, są także stabilizatorami emulsji. Na szczególną uwagę zasługują tu steroidowe saponiny występujące w korzeniu dzikiego pochrzynu, rośliny rosnącej w tropikalnych i subtropikalnych regionach świata, głównie w Meksyku Korzenie pochrzynu są bulwami podobnymi do ziemniaków. Zastosowanie ich wyciągu jako środka energetyzującego i regenerującego ma długą tradycję w Ameryce Południowej. Głównym składnikiem pozyskiwanego ekstraktu jest diosgenina.
Diosgenina jest roślinnym układem sterydowym podobnym strukturalnie do dehydroepiandrosteronu tzw. DHEA, hormonu, który w organizmie ludzkim odpowiada za wiele funkcji związanych z jego prawidłowym funkcjonowaniem, a w konsekwencji chroni go przed starzeniem. Niestety z wiekiem produkcja DHEA zaczyna się zmniejszać. Celowe zatem wydaje się uzupełnianie jego niedoborów. Jednak, podobnie jak w przypadku hormonów przy jego zewnętrznej aplikacji w kremie, działanie to może nie ograniczać się do miejsca, w którym został on zastosowany, a w konsekwencji może powodować skutki uboczne w stosunku do całego organizmu. Stąd też, podobnie jak w przypadku estrogenów, alternatywą może tu być poszukiwanie łagodniej działających odpowiedników roślinnych. Ze względu na duże podobieństwo do tego układu diosgenina często nosi miano fito-DHEA. Związek ten jest cennym składnikiem wspomagającym procesy metaboliczne w komórkach skóry. Stymuluje on podziały komórek skóry właściwej oraz sprzyja zachowaniu przez nie kształtu typowego dla struktur młodych, aktywnych metabolicznie.
Korzyści z zastosowania fitosteroli
W ostatnim czasie ciekawe efekty kosmetyczne osiągnięto poprzez wykorzystanie w kosmetykach wielofunkcyjnego kompleksu fitosteroli otrzymanych na drodze ekstrakcji niezmydlajacej się frakcji nasion soi (Glycine soya) oraz korzenia dzikiego pochrzynu (Dioscorea villosa). Badania wykonywano metodą porównawczą stosując preparat bez i z uzyskanym kompleksem steroidów. Jak wynika z przedstawionych diagramów, preparaty z badanym kompleksem aktywnym działają znacznie efektywniej. W widoczny sposób powodują wzrost zawartości lipidów w skórze. Poprawia się stopień jej nawilżenia oraz elastyczność. W sposób wyraźny zmniejsza się szorstkość skóry, spłyceniu ulegają zmarszczki.
Jak wynika z tego krótkiego przeglądu sterole stanowią bardzo obiecującą grupę naturalnych substancji, które coraz częściej znajdują zastosowanie w przemyśle kosmetycznym.
Autorka reprezentuje
Politechnikę Łódzką
drukuj ten artykuł
poleć artykuł znajomemu
Najświeższe informacje w kanale RSS (jak używać) 
Luty 2006
Zawartość numeru:
- Instalacje, Urządzenia i Narzędzia:
- Technologie:
- Chemia Budowlana:
- Chemia Gospodarcza i Kosmetyki:
- Sterole - ważne substancje kosmetyczne
- Zarządzanie:
- Rynki Chemii:
- Chemical Report:
- Powłoki:
Zobacz pozostałe numery Chemical Review »