СК СО2 экстракты растений как безопасные и эффективные солнцезащитные фильтры в составе косметических средств

Введение

Целый ряд исследований и публикаций свидетельствуют о необходимости поиска альтернативных способов защиты кожи от избытка солнечного ультрафиолета (УФ) в связи с тем, что большинство синтетических солнцезащитных УФ-фильтров обладают целым набором негативных последствий воздействий как на кожу, так и на весь организм в целом. Кроме того, использование неорганических фильтров типа оксида цинка и оксида титана при наличии в их составе фракций измельченных до наноразмеров, также могут представлять токсикологическую угрозу здоровья. С другой стороны, мощная тенденция развития направления натуральной косметики диктует поиск альтернативных, натуральных, эффективных и безопасных способов защиты от гиперинсоляции.

Критерии поиска (скрининга) экстрактов растений перспективных для создания на их основе средств с эффектом защиты от избытка УФ

Для обеспечения защиты от избытка УФ важен выраженный спектр поглощения экстрактов растений в диапазоне 300-360 нм.

Диапазон 296-300 нм необходим для образования превитамина D3, поэтому важно, чтобы в этом интервале спектра поглощения экстракта наблюдался минимум и или резкое снижение поглощения света.

Наиболее жестким по воздействию на клетки и структуры кожи является ультрафиолетовый спектр длиной волны от 296 нм  и короче. Однако, для средних широт этот диапазон в солнечном свете у поверхности земли не  такой уж и частый гость, и представлен в спектре света солнца только в ясные дни и только в часы близкие к полудню в период с мая по август. Или попросту говоря, этот диапазон излучения практически не достигает поверхности кожи. Поэтому наличие максимума в спектре поглощения экстрактов в диапазоне 260-295 нм является положительным, но не строго обязательным критерием выбора экстракта.

Методы и материалы

В качестве объектов исследования использовались сверхкритические  СО2 экстракты (ГОРОФИТЫ). Исходные экстракты разводились в этаноле в соотношении 1:100 в течение 1 часа при комнатной температуре путем встряхивания в делительной воронке, затем при необходимости делались дальнейшие разведения или смешивания для изучения комбинаций экстрактов. Изучение спектров поглощения приготовленных растворов проводили по стандартным методикам относительно этанола на спектрофотометре СФ-2000 в диапазоне длин волн 210-500 нм.

Результаты исследования спектров поглощения СК-СО2 экстрактов отдельных растений 

Проведено изучение спектральных характеристик 15 экстрактов из следующего растительного сырья -  корень лопуха, плоды шиповника, цветки ромашки, трава мелиссы, хвоя пихты, трава душицы, косточки винограда, трава чабреца, трава шалфея, листья подорожника, трава полыни, лист березы, корень солодки, трава розмарина, цветки календулы.

Выявлены следующие неперспективные и малоперспективные экстракты и сырье: корень лопуха, плоды шиповника, косточки винограда, трава чабреца, трава шалфея, листья подорожника, трава розмарина, цветки календулы. 

К перспективным СК-СО2 экстрактам  для создания косметических средств с эффектом защиты от УФ можно отнести экстракты из следующего сырья: лист березы, цветки ромашки, трава мелиссы, хвоя пихты, корень солодки, трава душицы

Спектр 1. Примеры спектров поглощения экстрактов неподходящих для фотозащиты кожи от УФ солнца

Красный спектр –  СК-СО2 экстракт корня лопуха в разведении 1:100. 

Зеленый спектр  – СК-СО2 экстракт плодов шиповника в разведении 1:100

Заметно, что  максимумы выражены только в области длин волн короче 295 нм, а в области 300-360 нм выраженного поглощения нет.

Спектр 2. Примеры спектров поглощения для сравнения перспективныхи неперспективных для фотозащиты кожи от УФ солнца

Красный спектр –  СК-СО2 экстракт мелиссы в разведении 1:1000. Имеет максимумы в диапазонах 270-280, 330-340, 405-414 нм

Зеленый спектр  – СК-СО2 экстракт травы чабреца  в разведении 1:1000. Нет выраженных максимумов  в диапазоне 300-360 нм

Синий спектр – СК-СО2 экстракт цветков ромашки  в разведении 1:1000. Характерен максимум поглощения при 310-330нм

Черный  спектр – СК-СО2 экстракт цветков календулы в разведении 1:1000. Имеет слабовыраженный максимум в диапазоне 270-280нм

Вывод: Перспективными являются экстракты мелиссы и ромашки.

Спектр 3. Примеры спектров поглощения перспективныхи неперспективных для фотозащиты кожи от УФ солнца

Красный спектр –  СК-СО2 экстракт корня солодки  (максимумы  267,278, 289, плечо 308-324)

Зеленый спектр  – СК-СО2 экстракт винограда ( 271-281)

Синий спектр – СК-СО2 экстракт хвои пихты ( 278, 292, 310)

Черный  спектр – СК-СО2 экстракт травы полыни горькой ( 278, 291, 336-346)

Вывод: Перспективными являются экстракты трава полыни горькой, хвои пихты, корня солодки.

Спектр 4. Примеры спектров поглощения перспективныхи неперспективных для фотозащиты кожи от УФ солнца

Красный спектр –  СК-СО2 экстракт листьев подорожника (в диапазоне 300-360 нм нет максимумов поглощения)

Зеленый спектр  – СК-СО2 экстракт  листьев березы (максимумы - 278,291, 310, 324, 338, 360, 407-415, и плечо от 440 и далее)

Синий спектр – СК-СО2 экстракт травы чабреца

Черный  спектр – СК-СО2 экстракт травы шалфея.

Розовый спектр– СК-СО2 экстракт травы душицы (максимумы 278, 290, 316-327, 391-417, 444, 474)

Вывод: Анализ спектров показывает, что перспективными являются экстракты листьев березы и травы душицы.

Изучение комбинаций экстрактов

Проведено изучение спектров поглощения при использовании сочетаний перспективных экстрактов растений. В этом случает происходит накладка спектров друг на друга и наблюдается  взаимное суммирование, усиление поглощения.

Спектр 5. Изучение спектра поглощения комбинации СК-СО2 экстрактов травы мелиссы и цветков ромашки.

Зеленый спектр – СК-СО2 экстракт цветков ромашки в разведении 1:1000 ( 0,1%)

Красный спектр -  СК-СО2 экстракт травы мелиссы  в разведении 1:1000 ( 0,1%)

Синий  спектр - смесь СК-СО2 экстрактов  травы мелиссы 0,1% и цветков ромашки 0,2 %

Вывод: Анализ этих данных показывает, что оптимальный вариант комбинации  ромашки с мелиссой (2:1), а эффективные концентрации для создания эффекта фотозащиты кожи от избытка УФ  находятся в диапазоне от 0,05% и выше.

Спектр 6. Примеры спектров комбинаций СК-СО2 экстрактов в разведении 0,2%

Красный спектр – комплекс СК-СО2 экстрактов листьев березы и хвои пихты

Зеленый спектр–комплекс СК-СО2 экстрактов листьев березы и травы полыни горькой

Синий спектр  - комплекс СК-СО2 экстрактов листьев березы и корней солодки

Вывод: предложенные комбинации экстрактов будут обладать эффектом фотозащиты кожи.

Сравнение спиртовых и СК-СО2 экстрактов

Проведенысравнительные исследованияспектров поглощения СК-СО2 экстрактов и водноспиртовых экстрактов полученных с помощью традиционных технологий.

Спектр 7. Сравнение  качественно-количественных характеристик спектров экстрактов цветков ромашки

Красный спектр – водноспиртовой экстракт в разведении 1:100

Зеленый спектр – СК-СО2 экстракт цветков ромашки в разведении 1:500

Вывод: Спектры экстрактов полученные разными способами содержат схожий набор БАВ. При этом содержание фотопоглощающих биологически активных веществ в СК-СО2 экстракте в несколько раз выше, чем в экстракте полученном по традиционной технологии. Данные результаты подтвердились и при изучении экстрактов из другого растительного сырья.

Обсуждение 

Выявлено наличие фотозащитных, фотопоглощающих компонентов в СК-СО2 экстрактах растений, практически во всех частях растений ( листья, цветы, хвоя), даже в подземной части растения ( в корне солодки), хотя для плодов винограда и шиповника это оказалось нехарактерным. Обеспечение фотопоглощающих свойств изученных растений следует связывать в первую очередь с такими группами БАВ как производные фенолкарбоновых кислот, флаваниоидов и сапонинов.

В ходе исследований выявлено, что существуетчеткая закономерность -  для всех экстрактов , в т.ч.водноспиртовых, что в районе 295-300 нм ( зона оптимального образования витамина D) отмечается или минимум или резкое снижение поглощения.Это ещё дно подтверждение того, что для полноценной жизни растенийкак и животных очень важна зона ультрафиолета, ответственного за синтез превитаминаD из провитамина. Это своего рода зона табу/запрета на поглощение этого света, чтобы не мешать образованию жизненно важных веществ D-гормональной системы, от которых зависит репродуктивное здоровье, гармоничное развитие,иммунитет, физическая сила идругие важные процессы и функции.

Данное уникальное свойство и сбалансированность спектра поглощения фитоэкстрактов важно использовать в полной мере, обеспечивая тем самым только защиту от избыточных спектров УФ и не нарушая естественных важных для организма фотобиологических процессов.

Преимущества растительных экстрактов в качестве компонентов защиты от избытка УФ  в отличие от синтетических УФ-фильтров:

  • натуральность;
  • биоразлагаемость, не накапливаются в организме и природе;
  • низкие показатели  токсичности, раздражений и аллергенности;
  • являются дополнительными источниками БАВ  снижающими постинсоляционный воспалительный эффект. Например, экстракт солодки содержит производные глицерризиновой кислоты, которые обладают выраженными противовоспалительными свойствами;
  • не являются деструктрами гормональной системы ( не нарушают работу гормональной системы);
  • не блокируют область ультрафиолета (296-300 нм), необходимую для синтеза в коже витамина D3;
  • обладают естественным ароматом характерным растению.

Преимущества сверхкритических углекислотных  экстрактов в отличие от водно-спиртовых экстрактов

  • в десятки раз выше концентрация БАВ;
  • основные фракции БАВ являются неполярными (липофильные и спирторастворимые), что обеспечивает более глубокое проникновение в кожу.

К относительным недостаткам СК-СО2 экстрактов можно отнести: 

  • высокую стоимость;
  • определенные технологические трудности при введении в состав средства, которые решаются использованием промежуточного растворения СК-СО2 экстракта в подходящем растворителе с использованием солюбилазатора и с последующим ведением в структуру готовой косметической основы.

Выводы

СК-СО2 экстракты растений, которые можно рекомендовать для создания солнцезащитной косметики, для ухода за кожей  в период активной инсоляции -лист березы, цветки ромашки, трава мелиссы, хвоя пихты, корень солодки, трава душицы. Экстракты этих растений могут использоваться как самостоятельно (в виде монокомпонента, особенно это характерно для экстракта листьев березы), так в виде двух-трехкомпонентных комплексов и сочетаний (например, - мелисса и ромашка, береза и полынь, береза и пихта, полынь и пихта  ит.д.). Рабочие концентрации экстрактов находятся в пределах в среднем от 0,05-0,1% и выше.

Особенность экстракта корней солодки состоит в том, что помимо солнцезащитного эффекта, это растение содержит компоненты с противовоспалительным, противовирусным  эффектом, что важно для снижения рисков развития постинсоляционных эритемных воспалений.