Badania biotechnologiczne w celu uzyskania składników kosmetycznych

• Strona główna
• Artykuły
• Badania biotechnologiczne w celu uzyskania składników kosmetycznych

2019-05-20  / Autor: Fabio Apone1,2, Claudia Zappelli1, Maura Angelillo1, Maria Gabriella Colucci1,2 - 1. VitaLab srl; 2. Arterra Bioscience srl,

Biotechnologia obejmuje również badania nad metodami i technikami wykorzystywanymi przez badaczy do tworzenia procesów oraz walidacji procedur manipulowania żywymi organizmami w warunkach laboratoryjnych, aby pobudzić je do syntezy substancji potrzebnych do danego zastosowania.

W zależności od efektu docelowego, jaki ma być uzyskany przy pomocy takich technik lub metod, biotechnologię można podzielić na cztery obszary: biotechnologię czerwoną, białą, zieloną i niebieską. Biotechnologia czerwona zajmuje się głównie procesami przeznaczonymi do zastosowań medycznych, takich jak synteza nowych leków czy wykorzystywanie ludzkich komórek macierzystych do naprawy uszkodzonych tkanek. Biotechnologia biała koncentruje się z kolei na wykorzystywaniu mikroorganizmów i składników mikrobiologicznych do biotransformacji różnych substancji, w celu uzyskania produktów o wyższej wartości dla przemysłu. Biotechnologia zielona dotyczy roślin i systemów poprawy plonowania roślin na potrzeby sektora spożywczego, rolnictwa i opieki zdrowotnej oraz wykorzystywania kultur tkanek roślinnych jako źródła surowców dla przemysłu. Częściej opisywana biotechnologia niebieska zajmuje się procesami zachodzącymi w organizmach morskich i słodkowodnych oraz bada, w jaki sposób mogą być wykorzystywane jako zrównoważony ekologicznie surowiec w różnych sektorach przemysłowych. W badaniach nad pielęgnacją skóry oraz ogólnie w kosmetologii przydatne są osiągnięcia wszystkich obszarów biotechnologii za wyjątkiem biotechnologii czerwonej. Mikroorganizmy i ich pochodne, a także komórki roślinne i mikroalgi stanowią bowiem niezwykle wartościowe źródła związków bioaktywnych, które mogą wykazywać wielokierunkowe korzystne działanie na skórę.

Biotechnologia wpływa na rozwój sektora kosmetycznego pod kilkoma względami: wiele firm kosmetycznych wykorzystuje techniki biotechnologiczne do odkrywania, opisywania i opracowywania innowacyjnych składników przeznaczonych do produktów pielęgnacyjnych i kosmetycznych, tworzenia formulacji, a także ekstrakcji i wytwarzania tych składników oraz oceny ich oddziaływania na skórę. Rozwiązania biotechnologiczne można ponadto stosować przy standaryzacji procesu wytwarzania składników. Ułatwia to zagwarantowanie bezpieczeństwa i zrównoważonego rozwoju, które mają kluczowe znaczenie zarówno z punktu widzenia firm kosmetycznych, jak i konsumentów przywiązujących coraz większą wagę do zdrowia i ochrony środowiska. Dzięki badaniom biotechnologicznym udało się na przykład wytworzyć w laboratoriach zaawansowane technologicznie, naturalne składniki kosmetyczne przy bardzo ograniczonym wykorzystaniu zasobów środowiskowych, takich jak woda, gleba i substancje odżywcze. Ponadto proces produkcji odbywa się bez stosowania pestycydów, antybiotyków i nawozów, które mogą stanowić poważne zagrożenie dla bezpieczeństwa użytkowników końcowych i środowiska. Z tego względu badania naukowe korzystające w coraz większym stopniu z metod biotechnologicznych zajęły kluczową pozycję w sektorze kosmetycznym, oferując optymalne rozwiązania, spełniające potrzeby i oczekiwania konsumentów.

W poniższym artykule zaprezentowanych zostanie kilka przykładów kosmetycznych składników aktywnych opracowanych na bazie biotechnologii białej, zielonej i niebieskiej. Ich oddziaływanie na skórę zostało wykazane naukowo w badaniach in vitro wykorzystujących modele hodowli komórek skóry i ostatecznie potwierdzone w badaniach klinicznych in vivo na skórze. Zaawansowane technologicznie i przyjazne dla środowiska składniki aktywne stanowią funkcjonalną i bezpieczniejszą alternatywę dla bardziej konwencjonalnych substancji uzyskiwanych na drodze ekstrakcji z roślin uprawnych lub w procesie syntezy chemicznej.

Zastosowanie biotechnologii białej w sektorze kosmetycznym

Biotechnologia biała, często określana również jako „biotechnologia przemysłowa”, wykorzystuje mikroorganizmy do produkcji lub przekształcania produktów o znaczeniu gospodarczym. Może być to przetwarzanie produktów w celu uzyskania bardziej wartościowych i bardziej użytecznych związków do określonych zastosowań przemysłowych albo wytwarzanie dużych ilości oczyszczonych lub półoczyszczonych związków dzięki zastosowaniu mikroorganizmów jako biofabryk. Do rozpowszechnionych zastosowań tego typu należy na przykład wykorzystywanie bakterii i drożdży przy produkcji i przetwarzaniu produktów spożywczych (takich, jak jogurt, ocet czy piwo) w procesie fermentacji. Z technicznego punktu widzenia fermentacja jest procesem metabolicznym, w którym jeden lub więcej organizmów – w odpowiednich warunkach wzrostu – wytwarza lub przekształca makromolekuły w mniejsze cząsteczki, m.in. kwasy, fenole, alkohole lub gazy.

Można podać kilka przykładów oczyszczonych związków używanych w kosmetyce, które były pierwotnie izolowane z roślin lub tkanek zwierzęcych, a następnie opracowano proces ich wytwarzania przy udziale mikroorganizmów w procesie fermentacji. Do najbardziej popularnych i szeroko wykorzystywanych w preparatach do pielęgnacji skóry związków tego typu należą: kwas L-askorbinowy, kwas hialuronowy, kwas dokozaheksaenowy (DHA) oraz trans-resweratrol. W ciągu ostatnich dwudziestu lat zaproponowano kilka innowacyjnych systemów upraszczających czasochłonną syntezę kwasu L-askorbinowego Reichsteina (Reichstein i Grussner, 1934). Obecnie do najbardziej wydajnych należą metody oparte na biotransformacji glukozy do 2-KLGA, a następnie do kwasu askorbinowego przez szczepy bakterii z rodzajów Gluconobacter, Acetobacter, Bacillus, Ketogulonicigenium, Pseudomonas, Erwinia i Corynebacterium (Bremus i wsp., 2006).

CAŁY ARTYKUŁ DOSTĘPNY JEST W NR 1/2019 KWARTALNIKA "CHEMIA I BIZNES. RYNEK KOSMETYCZNY I CHEMII GOSPODARCZEJ". ZAPRASZAMY.