elaboración de emulsiones cosméticas con ingredientes de
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Elaboración de Emulsiones Cosméticas con Ingredientes de Origen Natural
Ana María López Pérez, Natalia Zurita Acosta, Oscar Álvarez
Resumen
El interes por los productos cosmeticos con componentes de origen natural ha ido creciendo en los ultimos años porque los consumidores de hoy en dia son mucho mas conscientes de el impacto ambiental que tienen sus deciciones. Es por esto que buscan productos que desde su contenido, proceso de produccion y envase no afecten negativamente al planeta. En este articulo de revisión se pretende recolectar la informacion relacionada con el uso de espesantes, surfactantes, conservantes y filtros solares de origen natural en formulaciones cosméticas, recolectados de diferentes base de datos. El reto principal consiste en lograr reemplazar las sustancias usadas comúnmente que son de origen sintetico por unas que sean de origen natural como plantas y microorganismos; logrando un producto con las mismas características de rendimiento y de estabilidad. Palabras clave: cosmeticos, origen natural, surfactantes, espesantes, conservantes, filtros solares.
Introducción
La industria cosmética está en constante
crecimiento, y se pronostico un crecimiento
del 6% anual entre los años 2019 y 2023(Tiwari
et al., 2020). Los productos cosméticos y para
el cuidado personal del cuerpo se utilizan en
cantidades masivas, por lo tanto, su uso
frecuente hace que vuelvan a filtrarse al medio
ambiente en cantidades igualmente masivas.
Muchas de las sustancias utilizadas en la
producción de estos productos son
contaminantes para el medio ambiente, bien
sea por su proceso de obtención o cuando son
desechadas y llegan nuevamente a la
naturaleza. Todo esto esta haciendo que las
preferencias de consumo de las personas
cambien, pues ahora los consumidores prestan
mayor atención a los productos usados en el
cuidado de la piel. La demanda de las personas
busca que los productos utilizados contengan
sustancias que no sean contaminantes para el
medio ambiente y traigan beneficios para las
personas en su uso cotidiano (Amberg &
Fogarassy, 2019). De la misma manera se
busca que el envasado y los procesos de
producción no tengan un impacto significativo
en el medio ambiente. En este aspecto se está
viendo un rápido cambio en el mercado pues
la demanda se está inclinando a productos
verdes; este es un factor significativo, que está
haciendo que las empresas fabricadoras y los
laboratorios formuladores reevalúen y
reestructuren su producción en función de
satisfacer las necesidades de los
consumidores, velando por el bienestar del
ecosistema y las personas. Lo anterior, está
generando una nueva clase de cosméticos,
mayormente conocidos como biocosmeticos.
El prefijo “bio” es usado para referirse a
cosméticos que en su proceso de producción
se utilizan sustancias provenientes de la
naturaleza y por lo tanto se elimina o reduce el
uso de sustancias peligrosas tanto para el
medio ambiente como para la salud y el
bienestar de las personas. Esto representa una
gran oportunidad de investigación para los
científicos de todo el mundo y esta abriendo
puertas a la innovación y desarrollo de nuevos
productos.
La gran mayoría de los cosméticos son
emulsiones directas (O/W), para la realización
de estos se usan varios tipos de sustancias que
cumplen determinada función, y con estas
lograr conseguir el producto deseado. Algunas
de las sustancias más sobresalientes son los
espesantes, surfactantes, conservantes y para
el caso de los bloqueadores solares están los
filtros UV. Estas sustancias son primordiales
para que el producto tenga la textura y
características deseadas.
El principal objetivo de este articulo de revisión
es mencionar los aspectos mas relevantes de
estudios que se han realizado sobre sustancias
de origen natural que pueden ser un
reemplazo a las comunmente utilizadas.
Espesantes
Los espesantes o modificadores reológicos son
usados en los productos cosméticos para
lograr la estabilidad frente a la sedimentación
durante el almacenamiento y para conferir
características físicas deseadas (como el flujo
de la emulsión) y sensoriales (como la
suavidad, la sedosidad y esparcibilidad), que
son percibidas en el momento en que se aplica
el producto y que hacen que este sea más
agradable al consumidor. Los espesantes
también pueden tener otro tipo de
propiedades como humectante o podrían
actuar como emulsificantes. Sin embargo, en
los productos para el cuidado de la piel son
usados principalmente como modificadores
reológicos de los sistemas acuosos. Los
espesantes logran que una solución acuosa
cambie su viscosidad debido a que las
moléculas de los polímeros cambian su
estructura, estas moléculas se entrelazan
entre si logrando un cambio en las propiedades
reológicas. La propiedades que más resaltan
en los espesantes son las reológicas; pues la
reología estudia la fuerza necesaria que debe
ser aplicada a un fluido para que en respuesta
a esta fuerza fluya. En este orden de ideas,
entre más viscoso sea un fluido mayor fuerza
necesitara para fluir, es por esto que es
importante conocer la viscosidad a la que
pueden llegar los espesantes en las soluciones
acuosas para poder hacer una buena elección
de espesante. En los productos cosméticos se
desea que los espesantes presenten un
comportamiento pseudoplastico, es decir, la
viscosidad del fluido decrece mientras la tasa
de cizalla incrementa; pues este
comportamiento permite que la emulsión se
esparza suavemente sobre la piel (Santos et al.,
2019).
Existen diferentes tipos de espesantes,
dependiendo de su origen se pueden clasificar
en naturales, semisintéticos y sintéticos.
Siendo el primer grupo nuestro caso de
interés, dentro de este grupo hay una
subclasificación que también depende de la
obtención de la goma, clasificándolas en
gomas de exudado de plantas, provenientes de
semillas de plantas, gomas provenientes de
microorganismos y gomas provenientes de
algas marinas. Una ventaja de los espesantes
naturales es que entran en la tendencia verde
que se está popularizando en los productos
cosméticos y que no requiere una gran
inversión económica para poder obtenerla y
usarla.
Goma Tara
La goma tara o goma caesalpinia spinosa se
obtiene al moler la endosperma de las semillas
de la planta Caesalpinia spinosa que es parte
de la familia de las leguminosas y pertenece a
las galactomanas. La dispersibilidad de este
polímero es proporcional al porcentaje de
unidades de galactopiranosa en las cadenas de
polisacáridos. Esta goma es parcialmente
soluble en agua fría, y se solubiliza fácilmente
en agua caliente, esto debido a que contiene
un 25% de galactosa y los movimientos
moleculares se facilitan cuando hay un
incremento de la temperatura. Cuando se
encuentra en solución a un 2% de
concentración, la solución obtiene un pH de
6,4 a 25 °C. Por otra parte, se evaluaron varias
soluciones con diferentes concentraciones de
la goma tara desde 0,1- 0,2%, estas soluciones
se sometieron a una prueba reológica donde
se demostró que la viscosidad no cambiaba al
incrementarse la fuerza cortante; así mismo
los geles mostraron que a medida que la
concentración aumentaba, la solución adquiría
propiedades pseudoplasticas y la viscosidad de
la solución aumentaba. A concentraciones
superiores al 2% el comportamiento que se
evidencia es viscoelástico (Rigano et al.,
2019)(Santos et al., 2019). Por lo que se puede
concluir, el aumento en la viscosidad que
puede aportar esta goma esta directamente
relacionado con la cantidad de goma utilizada.
Así mismo, se comprobó que esta goma puede
suspender nanopartículas, para esto se mezcló
con polvos y se centrifugo; las muestras
resultantes no presentaron ningún tipo de
precipitado a 1000 rpm; por lo que esta goma
puede ser utilizada para realizar formulaciones
cosméticas como exfoliantes y bloqueadores
solares que requieren de la suspensión de
solidos en el medio.
Goma Guar
La goma guar es una de las gomas más
económicas en lo que corresponde a las
galactomanas. Esta goma se obtiene de la
endosperma de Cyamopsis tetragonolubus o
Cyamopsis psoraloides. Esta goma contiene un
alto peso molecular, posee un color amarillo y
no posee olor. Se disuelve fácilmente en agua
tanto fría como caliente, esto es debido a que
las moléculas de manosa de esa goma
interactúan con las moléculas de agua
logrando una cadena intermolecular que da el
efecto espesante e incrementa la viscosidad. Al
aumentar la concentración de la goma se
enriquece la cadena intermolecular formada,
llevando a que se incremente la viscosidad de
la solución. Una de las características más
interesantes de este polímero es que cuando
se encuentra en solución es una goma no
tóxica en un amplio rango de pH (4 a 10,5), esto
es debido a que no tiene ninguna carga en su
estructura química lo que la hace estable; por
lo que usualmente el pH no afecta la viscosidad
de soluciones con goma guar (Sharma et al.,
2018).
La viscosidad que se alcanza con la goma
depende de la fuerza de cizalla, de forma que
la viscosidad de una solución con goma guar
decrece al incrementar la fuerza de
cizallamiento (Thombare et al., 2016). Lo que
demuestra que esta goma presenta una
característica deseable en los espesantes
usados para productos cosméticos. Por otro
lado, la presencia de sal en las soluciones no
afecta la hidratación de la goma; un estudio
realizado en donde se analizó el
comportamiento reológico tras varios días de
almacenamiento de una solución con goma
guar, el cual arrojó como resultado que la
viscosidad de la solución cambia poco con el
paso de los días (20 días) (Chenlo et al., 2010).
Goma de Xanthan
La goma de xanthan es un polisacárido
producido por la bacteria Xanthomonas
campestris. La temperatura a la que se somete
la solución afecta la viscosidad de esta, puesto
que la temperatura controla la conformación y
estructura molecular; se ha comprobado que
en un rango entre 40-60 °C la viscosidad
incrementa al incrementar la temperatura. Las
soluciones realizadas con goma xanthan a
temperatura moderada tienden a tener alta
viscosidad. Adicionalmente, la goma tiene dos
configuraciones, en forma de hélice y bobina
aleatoria, dichas configuraciones dependen de
la temperatura en la que la solución se
encuentre, a baja temperatura la estructura es
más ordenada y a altas temperaturas la
estructura se desordena (Lochhead, 2017), por
lo que alcanza mayor viscosidad a alta
temperatura. Sin embargo, esta goma es
soluble tanto en agua fría como en agua
caliente. Las soluciones con esta goma
presentan comportamiento pseudoplastico y
la viscosidad de las soluciones incrementa al
aumentar la concentración de la goma
(D’Agostino Garcia et al., 2019). Las sales
presentes en la emulsión tienen efecto en la
viscosidad de esta; al estar en baja
concentración y en presencia de sales la
viscosidad tiende a bajar, esto es debido a que
la sal afecta las fuerzas electrostáticas
moleculares. Además, la viscosidad de la goma
no se ve afectada en un rango de pH entre 1-
13 (Garcıa-Ochoa et al., 2000). Por otro lado,
se realizó un estudio de textura en emulsiones
con diferentes agentes espesantes, entre estos
se utilizó la goma xanthan y un
hidroxipropilado de la goma guar, en este
estudio se deseaba evaluar el atributo de
fibrosidad de las emulsiones que mide que tan
largo se forma un filamento al separar los
dedos o dos placas hasta que este filamento se
rompa. Los resultados arrojaron que la
emulsión con goma xanthan fue la que
presento la longitud más larga (40 mm/s)
seguido de la goma guar (35 mm/s), así mismo
la goma xanthan mostro la elasticidad más alta
(Gilbert et al., 2013). Del mismo modo la goma
xhantan mostro que se comporta bien cuando
está en combinación con otro tipo de gomas
como las galactomanas; al estar en mezcla con
estas gomas la viscosidad incrementa
notablemente, pues estos dos tipos de gomas
formas cadenas desordenadas lo que provoca
un aumento significativo de la viscosidad.
Un estudio realizado donde se deseaba evaluar
la seguridad al aplicar espesantes en la piel se
utilizaron las gomas tara, guar y xanthan
adicionadas en emulsiones cosméticas que
fueron aplicadas en conejos; los resultados del
índice de irritación ocular aguda mostraron
que las tres gomas son seguras, pues arrojaron
resultados inferiores a 15 que es el valor limite
para considerar una sustancia como no
irritante (9,15 para la goma guar, 6 para la
goma tara y 5,83 para la goma xanthan), por lo
tanto, estas tres gomas son seguras para ser
usadas en la piel (GUILLOT et al., 1982). Al ser
la piel de los conejos mucho más sensible que
la piel de los humanos, se garantiza que el uso
de estas gomas es seguro en la piel humana.
Goma Gellan
La goma gellan es un polisacárido producido
por la bacteria Pseudomonas elodea. De
acuerdo con su composición química, es un
heteropolisacárido aniónico compuesto por
unidades de glucosa, acido glucurónico y
ramnosa. Esta goma puede sufrir una
transición helicoidal ordenada que es
térmicamente reversible y las zonas de unión
de los geles se forman por agregación de
moléculas de gellan de doble hélice (Miyoshi et
al., 1996). Las soluciones que se realicen con
esta goma no suelen poseer color, lo que lo
hace un buen compueste para varias
formulaciones. La goma tiene varias
propiedades, como la textura versátil que
puede ser definida por la firmeza, elasticidad y
dureza. Es una goma que proporciona
estabilidad ante cambios en la temperatura, lo
que permite que el gel se pueda formar tanto
en caliente como en frio. Así mismo, los geles
o soluciones formadas son estable en un
amplio rango de pH (entre 2 y 10), lo que
facilita el uso de este polímero en varias
industrias.
La conformación y estructura de la goma son
funciones de la concentración del polímero, la
temperatura, el ambiente acuoso y la
presencia de cationes monovalentes o
divalentes en la solución. También, a bajas
temperaturas el polímero forma una hélice
ordenada de doble hebra, mientras que a altas
temperaturas se produce un polisacárido
monocatenario que reduce significativamente
la viscosidad de la solución. Las cadenas que se
forman, se unen entre sí en las “zonas de
unión” a través de puentes de sal o puentes de
hidrogeno, esta gran red molecular que crea el
polímero permite que las moléculas de agua
queden atrapadas lo que da como resultado la
gelificación (Valli & Miskiel, 2020). Sin
embargo, la goma puede solubilizarse sin la
presencia de sales, pero el resultado no será
igual de efectivo, ya que los cationes son
importantes para la formación de geles puesto
que facilitan la formación de las zonas de unión
antiparalelas en la doble hélice. Nakajima et al
(1996) demostró que diferentes cationes
pueden influir en la longitud de las cadenas
conformadas (Hashimoto et al., 1996).
La fuerza del gel incrementa al aumentar la
concentración de sales hasta alcanzar un
máximo, pues la adición de sal da como
resultado una reducción en la resistencia del
gel debido a que precipita el polímero
(Williams, 2007). Los cationes divalentes
producen geles más fuerte que los cationes
monovalentes (Miyoshi et al., 1994); por lo que
los geles formados con cationes divalentes son
resistentes a los cambios de temperatura y por
lo tanto son estables ante estas alteraciones.
Por otro lado, las soluciones con cationes
monovalentes o solas formam geles menos
estables pues estas soluciones son
termorreversibles (Miyoshi et al., 1996), lo que
indica que los cationes divalentes forman
zonas de unión mucho más fuertes que las que
forman los cationes monovalentes. Un estudio
realizado en donde se adicionó un ion
divalente de calcio a una solución con goma
gellan dio como resultado que la
concentración de sal influye en la fuerza del
polímero, es decir que en una concentración
de aproximadamente 30 mM del ion se
observa la máxima fuerza que puede alcanzar
el gel. Por otra parte, este polímero no
requiere estar en gran concentración para
lograr modificar la reología de la solución,
usualmente se usa en concentraciones 0,04-
0,05% (p/v). Se ha demostrado que en
comparación con la goma de xanthan, la goma
gellan a una concentración de 1% (p/v) puede
aumentar la viscosidad de la solución en un
factor de 100.000 a velocidades de corte bajas.
Así mismo su conformación le permite
combinarse fácilmente con otras gomas para
obtener soluciones con características muy
marcadas. En otro estudio que se llevó a cabo
se prepararon emulsiones con goma gellan
como agente estabilizante, se comprobó que a
bajas cantidades se consigue que el
polisacárido estabilice la emulsión (Vilela & Da
Cunha, 2016). Lo anterior nos lleva a concluir
que esta goma puede ser usada en emulsiones
cuya formulación no se vea afectada por el uso
de sales y es un buen aliado si se desea
conseguir soluciones estables en amplio un
rango de temperatura.
Finalmente, se puede hacer una comparación
sobre el comportamiento y las propiedades
reportadas de estos espesantes para así poder
determinar cuál espesante es mejor o cual es
más adecuado usar. Particularmente, se puede
medir la reología de las gomas en solución a
distintas condiciones y evaluar las propiedades
reológicas para conocer el comportamiento de
cada goma. Es por esto por lo que Pavoni y
Fagioli (2019) con su grupo de trabajo
realizarón una comparación entre las gomas
tara, gellan, xanthan y guar a diferentes
concentraciones (0,5 y 1,5 (%w/w)) y pH
(solución acida (AS) a un pH de 1,2; solución de
buffer acetato (ABS) a un pH de 5,5; solución
de buffer fosfato (PBS) a un pH de 6,8). Las
soluciones fueron realizadas a dichas
condiciones y se les realizo una caracterización
reológica en donde las muestras fueron
sometidas a un aumento de frecuencia entre
un rango de 0,01 a 10 Hz con esfuerzo
conrtante (1 Pa o 10 Pa) a 25°C.
Posteriormente, con los resultados se realizó
una gráfica de modulo elástico y viscoso contra
frecuencia (Ilustración 1) en donde se pudo
observar dos comportamientos; el primero fue
que las gomas tara y guar se caracterizaron por
tener un comportamiento de un líquido a bajas
frecuencias, lo que significa que el módulo
viscoso es más alto que el elástico. Este
comportamiento es típico de soluciones
acuosas de polisacáridos y depende de la
conformación de la cadena en su estructura.
Por el contrario, las gomas gellan y xanthan
mostraron un comportamiento típico de un
sólido con un módulo viscoso superior al
módulo elástico. Para lo goma xanthan este
comportamiento es esperado pues según las
propiedades de la goma su comportamiento se
ve afectado por la conformación de la hélice en
su estructura que a su vez es afectada por la
temperatura en la que se encuentre la
solución, esto es debido a que como se
mencionó antes a bajas temperaturas la
conformación es helicoidal y por el contrario, a
altas temperaturas se forma una cadena
desordenada que hace que adquiera un
comportamiento más hacia un sólido. Así
mismo, se evidencio que la goma gellan es
dependiente del pH de la solución, puesto que
a un pH de 5,5 tiene un comportamiento de gel
(modulo viscoso con un valor alrededor de 103
(Oppermann et al., 1985)), se evidencio que la
capacidad de la goma para formar geles
decrece cuando el pH decrece. Observando la
gráfica se puede concluir que el pH influye en
la viscoelasticidad de las dispersiones de
hidrocoloide pues para todas las gomas se
observó valores más altos cuando el pH de la
solución era alto. Así mismo, se realizó un
estudio variando la temperatura entre 25° C y
37° C, los resultados no mostraron diferencia
alguna entre las temperaturas. Del mismo
modo se puede observar en la ilustración 1 que
a mayor concentración de la goma mayores
valores se obtienen tanto del módulo elástico
como del viscoso (Fagioli et al., 2019).
Finalmente se puede concluir que las gomas
estudiadas se comportan de manera
satisfactoria, dependiendo de las condiciones
a las que son sometidas toman distintos
comportamientos, por lo que se deben tener
en cuenta las condiciones a trabajar para
poder escoger el polímero que mejor se adapte
a los requerimientos.
Ilustración 1. Barrido de frecuencia de diferentes hidrocoloides como función de concentración y pH a 25° C.
Surfactantes
Los surfactantes son ampliamente usados en la
industria cosmética, estos tienen efectos
detergentes, humectantes, emulsionantes,
solubilizantes, dispersantes y espumantes. Los
surfactantes son compuestos anfifílicos y
poseen propiedades hidrofóbicas e hidrofílicas
que reducen la tensión superficial y facilitan la
formación de emulsiones entre líquidos de
diferentes polaridades. Casi la mitad de todos
los surfactantes producidos son para los
sectores de lavado y limpieza (Lourith &
Kanlayavattanakul, 2009a).
La mayoría de estos tensioactivos comerciales
se sintetizan químicamente a partir de
derivados del petróleo y se utilizan
principalmente en aplicaciones de lavado, pero
pueden causar problemas ambientales con el
uso a largo plazo. Los más comúnmente usados
son conocidos como sodio lauril sulfato, lauril
sulfato de amonio, alcohol estearilico, alcohol
cetoestearílico, polisorbato 20/80; o también
se utilizan algunos provenientes de animales
como la proteína del huevo y la gelatina. Por lo
tanto, los surfactantes derivados de productos
naturales plantean menos problemas
ambientales cuando se seleccionan como
ingredientes cosméticos multifuncionales
debido a su seguridad, olor, color y pureza. Un
tensioactivo natural se refiere estrictamente a
un tensioactivo tomado directamente de una
fuente natural.
Las emulsiones directas son sistemas
termodinámicamente inestables que consisten
en pequeñas gotas de aceite dispersas en un
medio acuoso. Para poder crear emulsiones
cosméticas funcionales es necesario hacer que
estos sistemas sean estables, para esto se
utilizan los surfactantes o emulsificantes, ya
que permiten que estas sean estables a lo largo
del tiempo y puedan cumplir correctamente
con sus funciones.
Los surfactantes cumplen dos funciones
básicas: i) facilitan la formación de pequeñas
gotas de lípido durante la homogenización; ii)
mejoran la estabilidad de estas gotas una vez
que estas se han formado (McClements &
Gumus, 2016). Para que los surfactantes
puedan cumplir con estas dos funciones
principales deben tener una estructura
química que les facilite esta función, para esto
deben ser moléculas anfifilicas que se
caracterizan por tener dos estructuras, la
primera es una cadena alquílica compuesta de
8-22 carbonos, a esta parte se le conoce como
hidrófoba (no tiene afinidad por el agua) o
lipofílica (afinidad por los lípidos); la segunda
estructura es un grupo funcional conocido
como hidrofílico que tiene afinidad por el agua
(Nakama, 2017). Así mismo los surfactantes se
clasifican en iónicos y no iónicos, los iónicos
son subclasificados en aniónicos, catiónicos y
anfóteros, donde en los dos primeros la parte
hidrofílica se disocia en aniones y cationes
respectivamente, los anfóteros dependiendo
del pH se pueden disociar en cationes o
aniones. Los surfactantes no iónicos no se
disocian en iones.
Además, existe un criterio utilizado que ayuda
a saber la solubilidad de los surfactantes
conocido como el balance hidrofílico-lipofílico
(HLB), desde su descubrimiento por el señor
Griffin se han reportado muchas fórmulas para
calcularlo. Usualmente los surfactantes iónicos
suelen ser hidrofílicos y los surfactantes no
iónicos pueden ser hidrofóbicos dependiendo
de su HLB. El sistema HLB usa una escala de 1-
20 dependiendo de la afinidad del surfactante
a los lípidos o al agua, entre más alto sea el
valor más afín al agua es el emulsificante. Los
surfactantes que tiene un valor de 1-3 son
agentes antiespumantes, 4-6 son usados para
emulsiones W/O, 7-9 son agentes
humectantes, 8-18 son usados para
emulsiones O/W, los que tienen valores 13-15
son agentes limpiadores, y los que tiene un
valor entre 10-18 son agentes solubilizantes
(Nakama, 2017). Una de las características
para que los surfactantes cumplan con su
función es la formación de micelas que en la
mayoría de los casos son esféricas. Las micelas
son estructuras en las que los surfactantes se
ubican de tal manera que la parte hidrofílica
este en contacto con el agua y la parte lipofílica
este en contacto con el aceite. Por lo tanto, las
gotas de aceite quedan rodeadas de
surfactante y de esta forma se pueden formar
las emulsiones sin el riesgo de que estas se
separen con el tiempo.
Los biosurfactantes tienen como ventaja que
son naturales, biodegradables, sostenibles y
usualmente tiene baja toxicidad. Algunos
ejemplos son los glicolípidos (soforolipidos,
ramnolipidos) y lipopectinas (surfactina). Los
biosurfactantes suelen ser clasificados por su
origen, microbiología, peso molecular o modo
de acción. La cabeza hidrofílica suele ser un
péptido, aminoácido, monosacárido,
disacárido o polisacárido. La cola hidrofóbica
es una cadena de ácidos grasos. Los
biosurfactantes con bajo peso molecular
suelen ser mejores para reducir la tensión
superficial de la interfase aire-agua y agua-
aceite, mientras que los de alto peso molecular
son más efectivos en estabilizar emulsiones
O/W. En comparación con los surfactantes
químicos, los biológicos son más efectivos
porque reducen en mayor medida la tensión
superficial y son más eficientes pues la
concentración micelar critica (CMC) es inferior
(Drakontis & Amin, 2020). La concentración
micelar criticar es la mínima concentración de
surfactante requerida para obtener la máxima
reducción de la tensión superficial (Bezerra et
al., 2018). Por lo que una baja concentración
micelar critica indica que el surfactante es
eficiente. Este criterio es económicamente
favorable para las industrias.
Ramnolipidos
Los ramnolipidos son parte de los glicolípidos,
están compuestos por una o dos ramnosas y
tres cadenas de hidroxiácidos grasos, cada
cadena con aproximadamente 8 a 22
carbonos. Este surfactante es producido por
Pseudomonas aeruginosa como metabolito
secundario cuando está en presencia de
azucares, hidrocarbonos, glicerol o
triglicéridos. Dependiendo del pH y de la
concentración de sales, los ramnolipidos
pueden reducir la tensión superficial de 72
mN/m hasta 27 mN/m. Los ramnolipidos no
solo son efectivos como surfactantes si no que
mostraron excelentes propiedades
antimicrobianas en contra de hongos,
bacterias y otros microorganismos (Abalos et
al., 2001; Lourith & Kanlayavattanakul, 2009a).
Los biosurfactantes tiene bajos efectos de
irritación con la piel y son compatibles (Maier
& Sobero, 2000). De ahí que, en un test de
toxicidad se compararon ramnolipidos con
sodio dodecil sulfato (SDS), TEGO betain (TGB)
y bromuro de hexadeciltrimetilamonio (HTAB),
para esto se expusieron células de
mitocondrias y después se procedió a realizar
un análisis de captación del rojo neutro y la
actividad deshidrogenasa de la mitocondria,
los resultaron mostraron que en ambas
pruebas los ramnolipidos obtuvieron
resultados similares a los obtenido por el SDS
que es un surfactante comúnmente usado en
geles y ha sido usado en estudios de
irritabilidad (Torrego-Solana et al., 2014). Lo
anterior evidencia que este surfactante puede
ser usado en formulaciones cosméticas pues
no es toxico para la piel humana, por lo que es
una alternativa que se puede usar cuando se
requiera un surfactante aniónico. Por otro
lado, se realizo una emulsión con aceite de
sésamo en la que se utilizó ramnolipidos como
surfactante y estabilizante, los resultados
mostraron que un incremento en el
surfactante disminuía la viscosidad y se
estabilizaba, así mismo se debe garantizar un
aumento en el surfactante si se va a
incrementar la concentración de la emulsión.
Adicionalmente, se evidencio una relación
lineal en el aumento del surfactante y la
estabilidad de la emulsión, así como una
relación inversa entre el surfactante y la tasa
de perdida de turbidez (Torrego-Solana et al.,
2014). Lo anterior evidencia que este
surfactante puede ser usado en formulaciones
cosméticas pues no es tóxico para la piel
humana por lo que es una alternativa para los
surfactantes aniónicos comercialmente
usados.
Soforolipidos
Son producidos por un grupo de células no
patógenas conocidas como Candida
bombicola, estas células lo producen cuando
crecen en presencia de carbohidratos, ácidos
grasos, hidrocarbonos o mezclas de estos. La
producción de este surfactante es mayor
cuando a las células se les provee con dos tipos
de fuentes de carbono, hidrofílica e
hidrofóbica (Varvaresou & Iakovou, 2015).
Estas moléculas constan de un grupo de
soforosa hidrófilo (un disacárido) unido a una
cola de hidrocarburo hidrófobo (una cadena de
ácido graso). La cadena de ácido graso tiene
entre 16 y 18 carbonos que pueden
encontrarse en una forma acida o lactona, la
forma lactona puede ser esterificada en la
posición 4’’ o en algunos casos en la posición 6’
-6’’(Lourith & Kanlayavattanakul, 2009b). La
naturaleza del grupo de cabezas de la soforosa
y las colas de hidrocarburo dependen de la
cepa microbiana y los sustratos utilizados para
su producción, lo que conduce a
biosurfactantes con diferentes propiedades
fisicoquímicas y funcionales (Lang, 2002). Sin
embargo, gran parte de los soforolipidos
actúan como surfactantes no iónicos, estos
poseen propiedades emulsionantes,
espumantes, humectantes y altamente
detergentes. Los soforolipidos han mostrado
propiedades antimicrobianas y han sido
incorporados en formulaciones para
tratamiento de acné y olores corporales. De
igual manera, han sido ampliamente usados en
la industria cosmética y están presentes en
lápices de ojos, sombras para ojos, en labiales
y cremas (Lourith & Kanlayavattanakul,
2009a).
Así mismo, se ha visto que inhibe el
crecimiento de microrganismos gram positivos
como Bacillus subtilis, Staphylococcus
epidermidis en concentraciones entre 50 y
29.000 µg ml-1 (Lang & Wagner, 1993).
Estos surfactantes son inestables a valores de
pH superiores a 7 - 7,5; a valores superiores a
este se observa fácilmente la hidrolisis de los
grupos alquilo y los enlaces ester. A pH de 5 o
inferiores se dispersa en agua y a pH 5,6 – 5,8
la solubilidad mejora llegando a ser
completamente solubles a pH de 6. Así mismo
se disuelven perfectamente en etanol,
metanol y son dispersables en aceite vegetal,
mineral, glicerol y propilenglicol (Van Bogaert
et al., 2011). Una característica que cabe
resaltar de estos surfactantes es que se
degradan fácilmente, esto de acuerdo al
método OECD 301F, en donde se mide la
biodegradabilidad del material mediante su
consumo de oxígeno (Renkin, 2003).
En su gran mayoría los soforolipidos son
biosurfactantes hidrofílicos con un HLB de
aproximadamente 10-13 por lo que son bueno
estabilizando emulsiones O/W (Van Bogaert et
al., 2007). Estos forman emulsiones que
contienen grandes gotas de aceite cuando se
preparan mediante un simple vórtice, pero
forman emulsiones que contienen pequeñas
gotas de aceite cuando se preparan mediante
micro fluidización (McClements et al., 2017).
Los soforolipidos reducen la tensión superficial
del agua de 72 mN m-1 a 25 °C hasta 35-60 mN
m-1 con una concentración micelar critica
(CMC) de 5-80 mg L-1 (Lourith &
Kanlayavattanakul, 2009a). En general los
soforolipidos que se encuentra en forma
láctica disminuyen mejor la tensión superficial
y tienen mejor actividad antimicrobiana,
mientras que los que se encuentran en forma
acida tienen una mejor producción de espuma
y tienen mejor solubilidad.
Surfactina
La surfactina es un lipopéptido cíclico de siete
aminoácidos y diferentes ácidos grasos 3-
hidroxi, siendo el principal componente el
ácido 3-hidroxi-13-metil-mirístico. Si bien la
surfactina presenta las propiedades
fisicoquímicas beneficiosas comunes de un
surfactante, los informes sobre sus fuertes
propiedades antibacterianas son
generalmente aceptados por los
investigadores. La biosíntesis de la surfactina
se realiza mediante una sintetasa peptídica
lineal no ribosomal (NRPS). Su alto rango
bioactivo se atribuye principalmente a su
conformación estructural (Henkel &
Hausmann, 2019).
La surfactina es a menudo considerada como
una molécula tensioactiva muy eficiente. Es
una molecula de alta pureza y reduce la
tensión superficial del agua de 72 a 27,90
mN/m a una concentración del 0,005%. En
general, los biosurfactantes tienen una CMC
más baja que los surfactantes químicos como
el oleato de potasio con 350 mg/L o el éter
sulfato de alcohol graso con 170 mg/L (Kočevar
Glavač & Lunder, 2018). Los valores bajos de
CMC de la surfactina la hacen atractiva ya que
se necesitan cantidades más pequeñas en
comparación con los surfactantes derivados de
la petroquímica. En general, incluso la
surfactina de menor pureza tenía un CMC
inferior al de sus homólogos químicos, lo que
resulta muy beneficioso para su aplicación,
como la biorremediación o la mejora de la
recuperación de petróleo. En este caso, la
demanda de productos de alta pureza es
menos esencial que, por ejemplo, en la
industria farmacéutica y alimentaria (Kočevar
Glavač & Lunder, 2018). Adicionalmente
caracterizaron la surfactina producida por una
cepa de B. subtilis con respecto a varias
características químicas. La solubilidad en
solución acuosa se dio a un pH > 5, siendo la
óptima a un pH de 8-8,5. De igual manera, se
encontró que fue estable en el rango de pH de
5 a 13. Con respecto a la temperatura y la
salinidad, la estabilidad no se vio influenciada
por la esterilización en autoclave y en
salinidades de hasta el 6% de NaCl (Kočevar
Glavač & Lunder, 2018).
Adicionalmente, las aplicaciones potenciales
de la surfactina son terapéuticas y
medioambientales. La primera prueba de su
potencial terapéutico es que retrasa
enormemente la formación de coágulos de
fibrina al inhibir la conversión del monómero
de fibrina en polímero de fibrina. Las
aplicaciones terapéuticas de la surfactina son
antimicoplasmáticas, antibacterianas y
antivirales, antiadhesivas y antiinflamatorias.
Sin embargo, los altos costos de producción y
recuperación de la surfactina limitan su gama
de aplicaciones. Por lo tanto, es necesario
explotar nuevas estrategias de fermentación
en la producción y recuperación de la
surfactina para mejorar el rendimiento de la
recolección de la surfactina y reducir su costo
de producción. Las cepas recombinantes
obtenidas mediante modificación genética y
las cepas autóctonas que producen grandes
cantidades de surfactina deben poder
cultivarse con diversos nutrientes de bajo
costo, con el potencial de proporcionar el
avance necesario para su producción
económica.
Alquil poliglucósidos
Alquil poliglucósidos (APG) es un nombre dado
a un conjunto de tensioactivos
biodegradables. Estos tensioactivos son
únicos, ya que son no irritantes ni tóxicos y
son compuestos de alto rendimiento. El uso
de alquil poliglucósidos no ganó impulso
hasta hace poco, como resultado de la
creciente preocupación pública sobre los
productos químicos ambientalmente
seguros. Se utilizan en muchos tipos de
tensioactivos que se pueden encontrar en los
detergentes, cosméticos y actúan como
agentes emulsionantes. La mayoría de los
alquil poliglucósidos son sintetizados
mediante el uso de almidón de maíz y un
compuesto alcohólico enriquecido de grasa.
Los productos obtenidos por esta reacción
tienen habilidades no iónicas. Los
compuestos no iónicos son más tolerantes en
el agua, capaces de llevar a cabo de mejor
manera su función específica y son
compuestos iónicos sintetizados menos
duros para llevar a cabo la misma función. Sus
propiedades químicas únicas hacen que sean
tolerantes en muchas soluciones diferentes,
con diferentes niveles de acidez, sin mermar
su rendimiento. Pueden formar una variedad
de estructuras, como fases cristalinas líquidas
laminares y fases gelatinosas laminares,
dependiendo de los sistemas de emulsión
específicos en los que están presentes. Su
reciente crecimiento en formulaciones para el
cuidado personal puede explicarse por la baja
toxicidad y la ausencia de irritación de la piel
que proporcionan (Drakontis & Amin, 2020).
Se afirma que los APG tienen una serie de
ventajas en comparación con otras clases de
surfactantes; puesto que presentan seguridad
dermatológica y ocular, buena
biodegradabilidad, humectabilidad,
producción de espuma y buena capacidad de
limpieza (Varvaresou et al., 2009). Estas
propiedades beneficiosas han despertado un
gran interés en la comunidad investigadora.
Los surfactantes de origen natural tienen un
buen pronostico en la implementación de la
formulación de cosméticos, debido a que
reducen de manera significativa la tensión
superficial, además su compatibilidad con la
piel los hace aún mas atractivos para la
industria. Esto representa una gran posibilidad
de reemplazo para los surfactantes
comunmente usados que son derivados de la
petroquimica. De igual manera hay que
recalcar que faltan más estudios para medir la
estabilidad que pueden proporcionar en un
producto cosmético.
Conservantes
La calidad microbiológica se ha convertido en
una cuestión muy importante para la industria
cosmética. Las especificaciones
microbiológicas de las materias primas y los
productos cosméticos finales, así como los
resultados de las pruebas de control son
elementos obligatorios del informe de
seguridad de los productos cosméticos, de
acuerdo con la legislación sobre cosméticos de
la Unión Europea (Flanagan, 2011). Sin
embargo, la contaminación excesiva de los
productos cosméticos con microorganismos
no es poco común. Esto suele provocar
cambios organolépticos en los productos
(cambios de color, olor, consistencia y
separación de fases) y disminuye sus
beneficios. Por otra parte, en la última década
se ha documentado un aumento significativo
de las alergias de contacto causadas por los
conservantes cosméticos (Kočevar Glavač &
Lunder, 2018). El término conservante natural,
que por lo general se limita exclusivamente a
las sustancias antimicrobianas de origen
natural (en su mayoría botánico), no están
regulado de manera global (Kočevar Glavač &
Lunder, 2018).
En un estudio se hicieron pruebas
antimicrobianas en una emulsión cosmética
O/W, sus componentes fueron manteca de
karité, aceite de almendras, alcohol cetearílico,
glucósido cetearílico, glicerol, goma xantana,
agua y un conservante. Cada conservante se
utilizaba en dos concentraciones: la mínima
recomendada y una concentración superior
que era la mitad de la máxima recomendada
por el fabricante en el momento de la compra
o por la Comisión Europea. La masa de agua se
calculó en consecuencia y ascendía
aproximadamente al 80%. La formulación del
cosmético de control no contenía ningún
conservante. El pH se ajustó a 5.5 utilizando
ácido láctico o bicarbonato de sodio, para
asegurar que el pH de la formulación era
adecuado para el uso dérmico. La estabilidad
física se evaluó usando la centrifugación a 1480
rpm durante 30 minutos (Kočevar Glavač &
Lunder, 2018).(Kočevar Glavač & Lunder,
2018). Las concentraciones probadas de
conservantes en las emulsiones fueron: 0,13 y
0,25 %p/p de ácido benzoico, 0,2 y 0,4 %p/p de
ácido deshidroacético: alcohol bencílico (8:92,
p/p), 0,15 y 0,3 %p/p de ácido deshidroacético,
0,05 y 0,15 %p/p de ácido p-anísico, 0,13 y 0,25
%p/p de ácido salicílico, 0,15 %p/p. Los cepas
de microorganismos usados fueron las
siguientes: Staphylococcus aureus ATCC 6538
(S. aureus), Pseudomonas aeruginosa A TCC
9027 (P . aeruginosa), Candida albicans A TCC
10231 (C. albicans) y Aspergillus brasiliensis
ATCC 16404 (A. brasiliensis).
El ácido benzoico (máx. 0,5 %p/p), el ácido
dehidroacético (máx. 0,6 %p/p), el ácido
salicílico (máx. 0,5 %p/p), el ácido sórbico
(máx. 0,6 %p/p) y el alcohol bencílico (máx. 1,0
%p/p) están todos categorizados como
conservantes en el Reglamento Europeo Nº
1223/2009 sobre productos cosméticos y
aceptados como conservantes naturales; las
concentraciones máximas permitidas para los
productos sin diluir figuran entre paréntesis. La
información que se encuentra en la literatura
describe la actividad más fuerte de los ácidos
antes mencionados contra los hongos, pero un
efecto significativamente más débil sobre las
bacterias, mientras que el alcohol bencílico es
más activo contra las bacterias Gram positivas
con efectos limitados contra las bacterias
Gram negativas y la levadura. En este estudio,
los conservantes usados cumplían el criterio de
aceptación A de la norma ISO 11930 que
clasifica como eficiente a los conservantes que
logren disminuir la concentración de bacterias
a 1.1 ∙ 105 𝑐𝑓𝑢 𝑚𝑙−1 en un cultivo con una
concentración inicial de 200 𝑐𝑓𝑢 𝑚𝑙−1
(Kočevar Glavač & Lunder, 2018) en todas las
formulaciones cosméticas, no sólo en la
concentración probada más alta sino también
en la más baja. Además, se observó una
eficacia antimicrobiana adecuada en las
pruebas de resistencia con A. brasiliensis y S.
aureus en la formulación de control que no
contenía ningún conservante. El crecimiento
de ambos microorganismos fue
aparentemente inhibido por la propia
formulación cosmética, esto se puede deber a
que se ha demostrado que la manteca de
karité y el glicerol tienen propiedades
antimicrobianas. En el caso del ácido p-anísico,
que actualmente está evolucionando como
una nueva tendencia para la preservación de
los cosméticos, se observó una buena
protección antimicrobiana, lo que concuerda
con otros estudios.
De igual modo, hay una gran cantidad de
aceites esenciales y extractos de origen vegetal
que poseen excelentes propiedades
antimicrobianas y que se han utilizado de
manera individual o en combinación con
conservantes químicos para la preservación de
productos cosméticos. Los aceites esenciales
son sustancias aromáticas y volátiles de
diversas partes de las plantas, como flores,
semillas, hojas, tallos, corteza y raíces de
hierbas, arbustos, y árboles obtenidos por
destilación. Por otro lado, los extractos son
mezclas complejas de compuestos, no
aromáticos, isoilizados de diversas partes de
plantas que son obtenidos mediante la
extracción con los disolventes y técnicas
apropiadas. Los aceites esenciales y los
extractos como elementos de conservación
natural son rentables y en algunos casos
pueden mejorar las propiedades dermo-
cosméticas del producto final (Varvaresou et
al., 2009).
En un estudio realizado se midió la posible
actividad antimicrobiana de tres aceites
esenciales, como los de Laurus Nobilis,
Eucalyptus Globulus y Salvia O⁄cinalis, en
formulaciones cosméticas. El estudio se basa
en su efecto conservante, tanto por sí solo
como en combinación con el metil-p-hidroxi-
benzoato en tres tipos diferentes de formas
cosméticas (emulsión, hidrogel e hidrolito), así
como en el efecto sinérgico de los aceites
esenciales sobre un agente antimicrobiano
utilizado normalmente en los productos
cosméticos, a saber, el metil-p-
hidroxibenzoato (MPB) se incluyó en bajas
concentraciones (hasta 20 veces y 200 veces
menos que la cantidad habitual). Tras
comprobar la ausencia de contaminantes
microbianos en los productos descritos se
llevó a cabo una prueba experimental de la
conformación de la capacidad de conservación
de la esencia (MPB þ essen-de los aceites
esenciales); se llevó a cabo utilizando la Prueba
de Desafío, que consiste en una contaminación
simulada de las suspensiones con especies
microbianas normalmente presentes en el
entorno de la producción y el envasado de
cosméticos, como de las introducidas
casualmente durante el uso por el consumidor
o comúnmente asociadas a las infecciones:
Staphylococcus aureus ATCC 25923,
Pseudomo- nas aeruginosa CIP 100720,
Ascherichia coli ATCC 25922, Candida albicans
CDC B 385.
Sin embargo, se suele disuadir su aplicación
como antimicrobianos en los productos
cosméticos debido a que son mucho más
organo-especificos que los conservantes
sintéticos, y por lo tanto deben mezclarse
cuidadosamente para proteger efectivamente
a el producto contra la amplia variedad de
microorganismos que pueden afectar a los
cosméticos, en algunos casos causan alergias
dermatológicas; además, los aceites esenciales
suelen tener olores fuertes cuando se utilizan
a la concentración adecuada, por lo que
pueden ser muy inapropiados para algunos
tipos de productos que se apliquen en la cara.
Así mismo, en algunos casos se ha observado
una reducción de su acción antimicrobiana
debido a la volatilidad y la lipofilicidad.
(Varvaresou et al., 2009)
Por otra parte, en los últimos años, ha habido
un creciente interés en el desarrollo de
formulaciones cosméticas sin conservantes.
Las formulaciones acuosas libres de
conservantes pueden hacerse
microbiológicamente estables por medio de
una producción esterilizada y un empaque
apropiado. Sin embargo, este enfoque puede
no funcionar para los cosméticos más acuosos
envasados en recipientes de usos múltiples.
Hay que señalar que la definición común de
"libre de conservantes" significa que el
producto no contiene sustancias que estén
clasificadas como conservantes de acuerdo
con la legislación sobre cosméticos. Por lo
tanto, el término auto-conservante es más
apropiado que libre de conservantes. En las
formulaciones auto-conservantes los
conservantes tradicionales han sido
reemplazados por otros componentes
cosméticos con propiedades antimicrobianas.
Estos ingredientes aún no han sido
reconocidos como conservantes por el Comité
Científico Europeo.
La actividad antimicrobiana de los dioles
vicinales comienza en longitudes de cadena
cortas y aumenta de butan-diol a octan-diol. La
eficiencia de los 1,2 dioles con cadenas más
largas disminuye rápidamente debido a su
limitada solubilidad en el agua. El 1,2-
Octandiol o caprilil glicol es un diol lineal C8
con propiedades humectantes. Además, por su
carácter anfifílico y su tamaño medio, presenta
unas propiedades moduladoras de la
viscosidad muy interesantes, especialmente
en las emulsiones O/W. Estas funciones
primarias del caprilil glicol se complementan
con sus propiedades antimicrobianas que
pueden aumentar la actividad de los
conservantes químicos.
En la ilustración 2 se observan los resultados
de los experimentos realizados por Jänichen
(2009) con respecto a una formulación O/W,
la combinación de caprilil glicol 0,3% (p/p) con
los conservantes tradicionales fenoxi-etanol,
ácido benzoico, ácido desdracético, en
aproximadamente el 50% de los niveles de uso
recomendados condujo a una mejora
significativa de la actividad antimicrobiana de
los conservantes. Como se muestra en la
Ilustración 2a, el 0,5% (p/p) de Fenonip
después de 28 días no fue suficiente para
controlar el crecimiento de los hongos y de la
Escherchia coli. Por el contrario, la adición de
0,3% (p/p) de caprililglicol mejoró
sustancialmente el control del crecimiento de
estos microorganismos. La actividad de apoyo
del caprilil glicol en el caso del Euxil K702 se
presenta en la Ilustración 2b, Mientras que el
0,3% (p/p) de Euxil K702 por sí solo no era
suficiente contra E. coli y Aspergillus niger, la
adición de 0,3% (p/p) de caprililglicol condujo
a la eliminación completa de E. coli y a una
reducción significativa de A. niger.
Recientemente se ha informado que el caprilil
glicol como único conservante en una
concentración del 0,5-1% (p/p) es suficiente
para la preservación de una variedad de
formulaciones O/W y acuosas(Varvaresou et
al., 2009).
Ilustración 2. Comparación de las pruebas de resistencia después de 28 días con combinaciones de conservantes químicos y caprilil glicol contra #1: Staphylococcus aureus, #2: Pseudomonas aeruginosa, #3: Escherchia coli, #4: Candida albicans y #5: Aspergillus niger. (a) A = 0,5% (p/p) de Phenonip, B = 0,5% (p/p) de Phenonip + 0,3% (p/p) de caprililoglicol. (b) C = 0,3% (p/p) Euxil K702, D = 0,3% (p/p) Euxil K702 + 0,3% (p/p) ccaprilil glicol.
Finalmente, están los conservantes que no son
de origen natural, tales como los parabenos,
que son uno de los conservantes más utilizados
en los productos cosméticos, se utilizan en una
amplia variedad de productos. Los parabenos
son sustancias blancas, inodoras y muy
cristalinas, además son bastante resistentes a
la hidrólisis y son estables en los rangos de
temperatura requeridos para la producción de
cosméticos. La gran estabilidad frente a las
condiciones externas, combinada con los bajos
costos de producción, explica por qué los
parabenos se utilizan tan comúnmente
(Garner et al., 2014).
No obstante, los principales inconvenientes de
los conservantes de origen natural son: la poca
efectividad en un espectro amplio, la escasa
eficacia en concentraciones bajas, los olores
fuertes, la pigmentación que pueden tener, la
poca compatibilidad con otros compuestos, la
irritación o el potencial alergénico, y/o el alto
costo. Esto es un factor limitante, así como una
oportunidad para los investigadores y los
fabricantes de cosméticos (Kočevar Glavač &
Lunder, 2018).
Adicionalmente, a pesar de que hay
numerosos estudios antimicrobianos in vitro
en los que se utilizaron aceites esenciales
puros y extractos de plantas, se han realizado
pocas investigaciones científicas para probar
su actividad antimicrobiana cuando se
incorporan directamente a los productos
cosméticos, y sólo se dispone de unos pocos
informes sobre la eficacia de los conservantes
aprobados por las normas de certificación de
los cosméticos naturales (Flanagan, 2011).
Filtros solares
La radiación UV se divide en 3 grupos
principales, los rayos UVA, los rayos UVB y los
rayos UVC. Los rayos UVA tienen la menor
energía entre los rayos UV y pueden causar
que las células de la piel envejezcan y generar
daño indirecto al ADN de las células
(Organization, 2020). Los rayos UVA están
relacionados con el daño a largo plazo de la piel
como las arrugas, pigmentación indeseada,
perdida de colágeno, patologías dermales que
son acumulativas e irreversibles y algunos
cánceres de piel (Society, 2019).Los rayos UVA
tienen la menor energía entre los rayos UV y
pueden causar que las células de la piel
envejezcan y generar daño indirecto al ADN de
las células (Organization, 2020). Los rayos UVB
tienen un poco más de energía que los rayos
UVA; estos pueden dañar directamente el ADN
de las células de la piel y son los principales
rayos que causan las quemaduras de sol.
También se considera que son la causa de la
mayoría de los cánceres de piel. Los rayos UVC
tienen más energía que los otros tipos de rayos
UV, estos reaccionan con el ozono de la
atmosfera y no llegan al suelo, por lo que
normalmente no son un factor de riesgo para
el cáncer de piel. Sin embargo, esta radiación
también puede provenir de algunas fuentes
artificiales, tales como las lámparas de
mercurio y las bombillas desinfectantes UV
que se utilizan para matar bacterias y otros
gérmenes (Society, 2019). El uso de filtros
solares en regiones con altos niveles de
radiación solar es una medida de precaución
eficaz contra el desarrollo de estos problemas.
Para generar el efecto protector se usan
determinados compuestos que actúan como
barrera contra esta radiación, proporcionado
así la protección deseada a la piel (Society,
2019). Existen tres tipos de filtros, los
inorgánicos, orgánicos y naturales (Center,
2014; Organization, 2020).
Los filtros inorgánicos también conocidos
como filtros físicos son compuestos que
reflejan, dispersan y absorben la radiación UV,
estos filtros se encuentran como polvos secos.
Los filtros inorgánicos más comúnmente
usados en preparaciones cosméticas son
dióxido de titanio (TiO2) y oxido de zinc (ZnO),
estos dos filtros proveen protección contra los
rayos UVA y UVB (Gubitosa et al., 2020). Estos
filtros son usados en nanopartículas, no
obstante, el uso de nanopartículas al tener
tamaños tan pequeños penetra en el estrato
corneo de la epidermis causando efectos
nocivos con exposición prolongada como
dermatitis de contacto foto alergénica y
envejecimiento (Ngoc et al., 2019). Además,
tienen efectos adversos en los ecosistemas
acuáticos, tales como la adsorción en la
superficie de diversos microorganismos,
internalización celular y atrapamiento por
organismos que los ingieren.
El segundo tipo de filtros son los orgánicos,
también conocidos como filtros químicos. Los
filtros más conocidos y usados son oxibenzona,
Octil metoxicinamato y derivados del ácido
paraaminobenzoico (López-Hortas et al.,
2020). Al igual que los filtros físicos, los filtros
orgánicos también pueden causar daño en los
ecosistemas acuáticos. Dentro de los efectos
más grandes que causan, está el fenómeno
conocido como el blanqueamiento de los
corales, que puede llegar a causar la muerte de
estos. Por otro lado, estos filtros tienen efectos
sobre la salud de las personas, pues algunos de
los filtros más usados pueden ocasionar
dermatitis eccematosa, produciendo una
sensación de ardor y un mayor riesgo al cáncer
de piel (Ngoc et al., 2019).
El tercer grupo de filtros son naturales que están presentes en algunos extractos de plantas. Estos filtros tienen capacidad fotoprotectora puesto que en su composición cuentan con antioxidantes que en su estructura química tienen anillos aromáticos que le permiten absorber la radiación UV en un rango de longitud de onda de 200-400 nm, dentro de dicha longitud de onda se encuentra la radiación UVA y UVB (Cefali et al., 2016). Los antioxidantes ayudan a la piel a recuperarse del daño oxidativo producto de moléculas oxigenadas también conocidas como radicales libres que aumentan su cantidad por la prolongada exposición solar (Korać & Khambholja, 2011; Ngoc et al., 2019). Estas moléculas interaccionan con sensibilizadores endógenos que producen daño indirecto en el ADN, las proteínas y las membranas intracelulares (Moreno & Moreno, 2010). Los compuestos que más resaltan en este campo son polifenoles y carotenoides. Hay tres tipos principales de polifenoles (flavonoides, estilbenos y lignanos) que se clasifican por el número de anillos de fenol que contengan y las propiedades de unión de los anillos. Los anillos fenólicos están compuestos por estructuras de grupos fenilos e hidroxilos que poseen propiedades antinflamatorias, inmunomoduladores y antioxidantes (Cefali et al., 2016). (Cefali et al., 2016). Cada clase de polifenoles se puede subclasificar aún más por las interacciones de sus respectivos anillos fenólicos con las moléculas de carbono,
oxígeno y ácidos orgánicos. Esto crea la enorme diversidad de compuestos de polifenoles que se pueden encontrar. Al ser ampliamente abundantes y relativamente económicos, el uso de polifenoles es muy atractivo para la industria cosmética y farmacológica, puesto que es una alternativa rentable a las actuales demandas del mercado. Al ver las propiedades que tienen estos compuestos y la capacidad para absorber o bloquear la radiación UV han sido ampliamente investigados.
Quercetina y Rutina
La rutina y la quercetina son compuestos vegetales pertenecientes a la familia de los flavonoides y son de los extractos más estudiados con efectos protectores contra la radiación. Estudios que combinan estos compuestos vegetales con filtros inorgánicos muestran valores de SPF más altos que cuando se usa únicamente la quercetina o la rutina en aplicación tópica (Cefali et al., 2016). Sin embargo, las actividades espectrales obtenidas para la rutina y la quercetina en este estudio fueron muy similares, y los picos de absorción fueron observados a 373 y 341 nm respectivamente. Para cada sustancia se estudió la influencia de la concentración en su eficacia de absorción de rayos UV. Se investigaron tres combinaciones diferentes usando el mismo porcentaje de cada compuesto (10% w/w): i) sólo los flavonoides, ii) los flavonoides en combinación con el TiO2 y iii) flavonoides en combinación con ZnO. Cada combinación fue evaluada por los efectos aditivos y sinérgicos, así como el potencial de incompatibilidades (Choquenet et al., 2008). Las dos sustancias se comportaron de manera similar cuando se incorporaron en la emulsión de la combinación i) y mostraron valores de SPF similares a los filtros inorgánicos de los protectores solares. Adicionalmente, estos flavonoides también proporcionaron un nivel no despreciable de foto protección en el rango de los rayos UVA. No obstante, cuando se combinaron con el TiO2 y el ZnO las emulsiones exhibieron un SPF mayor en comparación con las emulsiones que únicamente
contenían los flavonoides. Por lo tanto, los flavonoides combinados con filtros inorgánicos mejoran su capacidad fotoprotectora (Cefali et al., 2016). De manera similar, los estudios publicados por distintos autores describen el desarrollo y la evaluación de la eficacia in vitro de los protectores solares que contienen rutina con o sin filtros UVA (benzofenona-3) y UVB (etilhexil metoxicinamato). Las diferentes formulaciones fueron evaluadas in vitro utilizando la espectrofotometría de reflectancia con una esfera integrada para determinar parámetros como el SPF, longitud de onda crítica y la proporción UVA/UVB. La eficacia fotoprotectora de la rutina (0,1% w/w) se encontró que dependía de la concentración y la presencia de filtros UVA y UVB. Los resultados mostraron que el flavonoide aislado proporcionó una protección UVA superior a la proporcionada por la formulación sin los filtros UV (Cefali et al., 2016; Scalia & Mezzena, 2010).
EGCG
El té es una importante fuente dietética de polifenoles vegetales y, junto con el agua, es la segunda bebida más consumida en el mundo. Se produce principalmente a partir de una sola especie de planta, Camellia Sinensis. Las hojas y capullos de la planta se utilizan para producir té verde (Cefali et al., 2016). El extracto de té verde (GTE) se consume en muchas regiones del mundo por sus efectos antiinflamatorios. La mayoría de los polifenoles del té verde (GTPP) son flavanoles monoméricos llamados catequinas. Los cuatro principales compuestos de catequina son epigalocatequina-3 galato (EGCG), epigalocatequina (EGC), epicatequina-3galato (ECG) y epicatequina (EC) (Radice et al., 2016). El EGCG es el principal componente fenólico de esta planta que es capaz de bloquear el estrés oxidativo, además es la catequina más abundante y ampliamente estudiada con potentes efectos terapéuticos en la piel. Varios estudios demuestran que la aplicación tópica del EGCG puede disminuir los daños causados por la luz UV (Donglikar & Deore, 2017).
Por otro lado, las propiedades antioxidantes de ginkgo biloba y el extracto de té verde (EGCG) son un foco de estudio para determinar su posible aplicación como alternativas a los protectores solares convencionales. El efecto fotoprotector de los extractos de estas plantas solos o incorporados en emulsiones se evaluaron aplicándolas a la piel dorsal de ratones sin pelo antes de la irradiación UVA y UVB (Saraf et al., 2012). Después de 20 horas, se evaluó el daño causado, eritemas (inflamación con presencia de lesiones rojas y abultadas), alteraciones histológicas y formación de células de quemaduras de sol. Los resultados mostraron que sólo las formulaciones complementadas con los extractos de plantas protegían la piel contra el daño inducido por los rayos UV (Katiyar, 2003). Las formulaciones que contenían ginkgo biloba protegieron totalmente la piel contra los posibles daños causados por los rayos UV, y fueron más eficaces que las que contenían EGCG. Por lo tanto, los efectos fotoprotectores pueden no ser debidos a las propiedades de absorción de los filtros UV, sino a los efectos biológicos inducidos por la aplicación de las formulaciones que contienen extracto de ginkgo biloba. Sin embargo, las formulaciones que contienen una combinación de ambos sugieren que los extractos de plantas proporcionan una importante foto protección debido a que cada uno de ellos protege contra diferentes afecciones de la piel (Heinrich et al., 2011). El EGCG contiene un cromóforo caracterizado por la presencia de un doble enlace conjugado, que es responsable de absorber la luz ultravioleta, especialmente la luz UVB, también evita efectos adversos en la piel. En otro estudio, el valor del SPF de 200 µg/mL de extracto de té verde que contiene 50% de EGCG fue de 14,29. Basándose en el cálculo inicial, se obtuvo que 250 µg/mL de EGCG darían un valor de SPF de aproximadamente 30; sin embargo, el SPF resultante fue de 18.88±0.42 por lo que la concentración probada se incrementó alrededor de 1,6 veces hasta 400 µg/mL obteniendo un valor de SPF de 31.02±0.72. Este valor indica que la actividad de fotoprotección de 400 µg/mL de
EGCG alcanzó la ultra protección (SPF >15) (Yusuf et al., 2007). Otro estudio sugiere que la aplicación tópica de EGCG antes de la exposición a la radiación UVB también podría reducir eritemas y quemaduras de sol inducidas por estos rayos. Por lo tanto, cuando se aplicó el EGCG tópicamente, provocó un efecto fotoprotector. Lo que permite concluir que a un SPF más alto, la absorbancia también fue más alta. Sin embargo, hay que recalcar que en este estudio hubo varios factores que pudieron haber influido en la determinación de los valores de SPF, tales como la emulsión, el efecto y la interacción de diluyentes como los ésteres, emolientes y emulsionantes utilizados en la formulación, así como el pH y viscosidad (López-Hortas et al., 2020). (López-Hortas et al., 2020).
Safranal
El safranal es un compuesto aromático orgánico presente en los estigmas de las flores de azafrán (Crocus Sativus). Además, este componente volátil no sólo contribuye al aroma del azafrán, sino que posee propiedades antioxidantes, antidiabéticas, antiulcerosas, antiasmáticas, anticonvulsivas, antidepresivas, cardio protectoras, anticancerosas y protectoras de los rayos ultravioleta. La mayoría de estas acciones terapéuticas son aportadas por su potencial para sofocar las especies reactivas de oxígeno (ROS) (Saewan & Jimtaisong, 2015). Los componentes bioactivos del safranal tienen el potencial de proteger las capas epidérmicas y dérmicas de la piel, que se componen principalmente de elastina y colágeno. Cuando los rayos UV penetran en las capas dérmicas, hay una mayor producción de elastasa, colagenasa y la hialuronidasa, que provocan la degradación del colágeno, la elastina y el ácido hialurónico respectivamente. Estos componentes dérmicos son los responsables de proporcionar fuerza, elasticidad y humedad a la piel por lo que una perdida significativa de etas puede llevar a la formación de arrugas y flacidez de la piel, estas condiciones pueden ser promovidas por la exposición a luz solar (Madan & Nanda, 2018).
Se realizó una evaluación in vitro en donde se evaluaron las propiedades antielastásicas, anticolagenasas y antihialuronidasas del safranal, junto con la determinación del factor de protección solar (SPF). Donde la actividad fotoprotectora del safranal se determinó por el método de absorbancia de UV y el SPF calculado resultó ser de 6.6. La importancia de la actividad inhibitoria del safranal sobre las metaloproteinasas de matriz (MMP) responsables del envejecimiento y un alto valor SPF establecieron que esta molécula bio-orgánica es un fuerte agente fotoprotector. Es por esto por lo que su capacidad de eliminación de radicales libres, junto con las características mencionadas anteriormente, lo convierten en un componente valioso para ser incorporado a las formulaciones herbales de antienvejecimiento (Cefali et al., 2016).
Apigenina
La apigenina es un flavonoide vegetal que se encuentra en las hojas y tallos de plantas vasculares, así como en frutas, verduras y bebidas. Los flavonoides tienen capacidad de eliminar radicales libres presentes en el daño celular y la promoción de tumores, pues se cree que retrasan o previenen la carcinogénesis (Rithidech et al., 2005). Esto es debido los flavonoides pueden mantener la comunicación célula a célula lo que contribuye en su propiedad quimiopreventiva (Lepley et al., 1996). El mecanismo de acción que usa se puede describir en varias partes
• Detención del ciclo celular G1 al inhibir la actividad de la cdk2 quinasa en fibroblastos diploides humanos.
• Acumulación de la forma hipofosforilada de la proteína de retinoblastoma que es importante en la detención del ciclo celular; esta proteína es supresora de muchos tipos de cáncer entre los que resalta el melanoma (Instituto Nacional de la Nutrición (Mexico) et al., 2005).
• Inducción del inhibidor de cdk p21/WAF1.
La apigenina es eficaz en la prevención de carcinogénesis de piel inducida por radiación UVA y UVB, esto se da al estimular la vía de respuesta de las proteínas supresoras de tumores p53-p21/WAF1. Así mismo, la apigenina es un fuerte inhibidor de la actividad tumoral inducida por TPA (enzima elaborada por el cuerpo) en células epidérmicas, puesto que favorece la proliferación de células mutadas (Shukla & Gupta, 2010)(Gómez García et al., 2007). De acuerdo con esto, se realizaron estudios en ratones en donde se descubrió que la aplicación tópica de este flavonoide antes de la irradiación UV es eficaz en la prevención de tumor génesis en la piel, puesto que inhibe la inducción de la actividad de ODC causada por los rayos UV. La apigenina protege los queratinocitos humanos de efectos nocivos de la radiación UV protegiendo el ADN por su propiedad antioxidante (Das et al., 2013). Conclusión Cada vez más, los consumidores buscan
productos que tengan menos impacto en el
medio ambiente. Hoy en día, los cosméticos
son más "ecológicos", ciertos procesos sobre
las materias primas utilizadas en la
formulación de los productos son realizados
para para evaluar la eficacia, comportamiento
y la toxicología que puedan tener sobre las
personas y el medio ambiente. Esto ha
provocado la búsqueda de bio cosméticos por
parte de los consumidores. La formulación de
cosméticos naturales u orgánicos es el desafío
para garantizar la estabilidad, la seguridad y la
eficiencia. Muchos productos naturales
pueden utilizarse en productos cosméticos que
cumplen una función biológica y una
evaluación toxicológica. El uso de plantas y
hierbas tiende a aumentar en el mercado de
productos cosméticos con más sostenibilidad,
por lo que las empresas pueden adquirir más
cuota de mercado.
La formulación de cosméticos utilizando materias primas provenientes de recursos naturales es una tarea difícil pero no imposible. Es un desafío al que se están enfrentando las industrias cosméticas, en donde se debe hacer una investigación para poder conocer bien el comportamiento de cada sustancia dentro de una formulación y las propiedades y beneficios que estas tengan. El reto principal consiste en poder reemplazar las sustancias usadas comúnmente que sean perjudiciales o contaminantes por unas que sean amigables tanto con el medio ambiente como con las personas. Por lo tanto, se desea lograr sacar al mercado
productos que tengan las mismas
características que presentaban los cosméticos
que usan en su formulación sustancias no bio,
debe lograrse un producto con las mismas
características de rendimiento y de estabilidad
microbiológica físico-química. Adicionalmente,
otro desafío es que no hay un ente regulador
unificado que garantice la veracidad de la
información que se encuentra en la etiqueta
de los productos pertenecientes a los bio-
cósmeticos.
A pesar de que el interés por los productos con
compuestos de origen natural ha aumentado,
se encuentran pocos estudios que evidencien
el comportamiento de estas sustancias en
productos de belleza. Así mismo, no hay
suficientes estudios que evidencien las
características sensoriales que se logran con
estas sustancias en las formulaciones.
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