Sus características y su aplicación en cosmética
Los tensioactivos del tipo acilaminoácidos pueden considerarse como biovectores de ingredientes funcionales para la salud de la piel y del cabello. Con ellos se pueden obtener productos cosméticos seguros, polifacéticos y con unos buenos perfiles de toxicidad para la piel y los ojos. En el presente trabajo se abordan las propiedades de los nuevos tensioactivos de aplicación en cosmética y se efectúa una breve descripción previa de la piel y su composición.
La piel esta formada por dos unidades bien definidas, la epidermis y la dermis, que están íntima y firmemente unidas. La epidermis, que es la parte exterior, es un epitelio estratificado escamoso y queratinizado de origen ectodérmico. Está formada por 4 capas básicas que representan distintos valores de diferenciación de células: el estrato germinativo o basal, situado ligeramente por encima de la unión dermoepidérmica; la capa espinosa, cuyas células se caracterizan por una apariencia espinosa y la presencia de desmosomas, y la capa granulosa, con la presencia de gránulos intracelulares.
En algunas zonas del cuerpo, es posible hallar el delgado y homogéneo estrato lúcido y, más al exterior, se encuentra la capa córnea. Evidentemente, la función de barrera más importante está situada en la capa exterior de la epidermis, la capa córnea. Esta función es, en carácter, parcialmente mecánica y parcialmente física, y su propósito primordial es el de proteger contra la sequedad y reducir las pérdidas transcutáneas de agua.
La capa córnea esta compuesta por, aproximadamente, 20 capas de células metabólicamente inactivas, los corneocitos enriquecidos en proteína y sin lípidos embebidos en una matriz lamelar extracelular lipídica. Estas células dan a la capa córnea estabilidad física y química y se pueden comparar con los ladrillos de una pared.
El proceso de síntesis de la capa córnea, a partir de los dos elementos estructurales, las células que contienen proteína y residuos de células y las láminas lipídicas, en el espacio intercelular, nos permite conocer el mecanismo de acción de preparaciones dermatológica y cosméticamente aplicadas.
La diferenciación progresiva de queratinocitos a corneocitos va acompañada por cambios importantes en funciones y propiedades, e implica varios procesos. Las células pierden su capacidad de dividirse y empiezan a producir queratina, por tanto, pueden tener un papel decisivo en la estabilidad y rigidez de la propia capa córnea.
Durante el proceso de queratinización, las enzimas lisosomales modifican todos los orgánulos intracelulares, como son el núcleo y la mitocondria y componentes macromoleculares. Los ácidos nucleicos y las proteínas ya no son sintetizados y el metabolismo lipídico cambia de dirección. La capa cornificada, una membrana proteica químicamente muy resistente, está sintetizada debajo de la membrana suprabasal y establece puentes covalentes con lípidos que se unen a su parte exterior. Así, el corneocito consta de una capa cornificada completamente llena de agregados de queratina.
Los lípidos del cemento y los lípidos precursores son sintetizados en las células del estrato espinoso y granuloso y almacenados como gránulos intracelulares y laminados, que se llaman cuerpos Odland. Estos cuerpos laminados, ya son perceptibles en el estrato espinoso superior y forman vesículas con láminas lipídicas dispuestas en forma paralela. Constituyen otra forma de secreción lipídica, en el espacio extracelular, junto con las lipoproteínas, cuya síntesis se limita a ciertas células. Durante este proceso, una gran cantidad de enzimas también está segregada en el ambiente extracelular. Algunos ejemplos de estas enzimas son lipasa ácida, fosfolipasa, carboxipeptidasa o fosfatasa ácida. Eso significa que si aplicamos un aminoácido acilado o peptídico a la piel, podemos obtener sus dos componentes originales.
Los aminoácidos y el ácido graso son realmente importantes para la salud de la piel. Los ácidos grasos libres representan, por ejemplo, aproximadamente el 25% de la totalidad de la cantidad lipídica en la capa córnea, mientras que en las capas interiores sólo forman un 5%. Los ácidos grasos libres son esenciales para conseguir el efecto de barrera de la piel (mantienen la piel flexible y bien hidratada).
Los aminoácidos son también muy importantes. El NMF (factor natural de hidratación), es decir, el grupo de sustancias hidrosolubles presentes en la piel y responsable de su correcta hidratación, contiene aproximadamente el 40% de aminoácidos libres. El 11% del peso seco de la epidermis está compuesto de aminoácidos libres, presentes en la mayor parte de la superficie de la piel (estrato córneo). La cistina y cisteína están ausentes en la epidermis (aunque están presentes en el cabello), todos los 19 aminoácidos restantes están en concentración doscientas veces más altos que el plasma.
Kawasaki, Sakamoto y Maibach sugieren la existencia de microcanales y lípidos intercelulares para introducir los aminoácidos en la piel humana, pero también la posibilidad de utilizar aminoácidos para conservar la hidratación y prevenir la piel seca.
Las proteínas y los péptidos son también importantes para la salud de la piel y el cabello.
Los tensioactivos, en solución acuosa, actúan sobre la piel como un eficaz solvente debido a sus propiedades emulsionantes.
Dentro de las distintas maneras de evaluar el potencial irritante de los tensioactivos, encontramos la valoración de aminoácidos extraídos y el porcentaje de proteínas desnaturalizadas.
Los tensioactivos no iónicos derivados de la glicerina, debido a su multifuncionalidad, son importantes a la hora de desarrollar nuevos productos para la higiene y el cuidado personal
El cocoil potásico PCA ha demostrado su capacidad de hidratar la piel cuando se utiliza en productos de eliminación por aclarado
Utilizando tensioactivos tipo acilaminoacido, proporcionamos la piel con sus componenetes fisiológicos.
Los tensioactivos tipo acilaminoacidos se obtienen a través de la reacción Schotten-Baumann a partir del cloruro de acilo y de una molécula que contiene un átomo de nitrógeno. Esta molécula puede ser de sarcosina, ácido glutámico, ácido aspártico, proteína de trigo hidrolizado, PCA etc.
Este articulo y consiguiente trabajo hace hincapié como estas moléculas son capaces de influir en el metabolismo de la epidermis y en particular, del estrato corneo y como son capaces de garantizar el correcto pH y la funcionalidad de la piel.
Cada uno de los tensioactivos obtenidos de esta manera presenta sus propiedades características, pero todos los componentes de esta familia comparten características comunes tales como la biodegradabilidad y la suavidad. Estas propiedades se demostraran a través de los numerosos tests que se han realizado. Por ejemplo el acilsarcosinato sódico es importante por su gran capacidad de producir espuma, el acilo de la proteína de trigo hidrolizada por su suavidad sobre la piel y ojos y por su sustantividad en el cabello, el acilo de PCA por su alto efecto hidratante y sus propiedades antiestáticas, el glutamato de acilo por ser un solvente selectivo con el sebo (capaz, por tanto, de dejar en la piel sus lípidos estructurales) y el glutamato caprílico puede ser utilizado para formulaciones libres de conservantes.
Nuevas moléculas
Acilglutamatos
El ácido glutámico constituye aproximadamente el 15% de las queratinas; además, con sus dos grupos carboxílicos, ayuda a que la piel mantenga su acidez y esto también se debe a la presencia natural de lipoproteínas. Sin embargo, a veces en ciertas condiciones patológicas pueden provocar la descarboxilación de estas lipoproteínas conduciendo a un valor de pH más básico y peligroso, a través de la formación de aminas.
El ácido glutámico también puede entrar en numerosos ciclos metabólicos que tienen lugar en la epidermis y puede, por ejemplo, originar no sólo PCA sino también prolina e hidroxiprolina (estos dos últimos aminoácidos son muy importantes para la síntesis de colágeno y elastina).
El ácido glutámico también está presente en enlaces de glutamil-lisina, que unen de forma covalente a las dos proteínas insolubles de la membrana queratinocítica, es decir queratohialina e involucrina.
Una baja irritación en ojos y piel es una constante meta para cualquier formulación. La adición de acilglutamatos a soluciones convencionales de tensioactivos disminuye en los dos.
Sin embargo, la característica más importante de acilglutamatos es su capacidad de actuar como solventes en los principales componentes del sebo. De hecho el escualeno sólo está presente en sebo mientras que colesterol y esteres de colesterol están presentes, pero solamente como lípidos funcionales.
Por tanto, si un tensioactivo es un solvente selectivo para escualeno, pero no para colesterol, se puede utilizar con éxito en productos para bebes porque no modifica la composición normal de la piel (los bebes no producen sebos).
Las observaciones obtenidas vía SEM (scanning electrón microscopy) muestran que los acilglutamatos tienen un efecto protector y reparador en la cutícula del cabello (el lauril sulfato sódico no presenta el mismo efecto).
Los acilglutamatos pueden tener también un uso interesante como componentes de sistemas de autoemulsión. Mezclados con otros ingredientes naturales, los acilgutamatos pueden ser componentes de una emulsión del tipo o/w muy útil, fácil de manejar y polifuncional.
El tamaño de gota producido por este autoemulsionante es más pequeño que el producido por los emulsionantes convencionales, esto significa que las emulsiones son más estables produciendo una sensación al tacto en la piel completamente diferente al de los emulsionantes más comunes.
Este sistema de autoemulsión también es muy eficiente: las emulsiones estables son obtenidas con un índice de 1:10 o a veces 0.75:10 entre fase de aceite (20% de aceite) y autoemulsionante.
El producto es compatible con la mayoría de aceites y se añade fácilmente durante el proceso.
Al cambiar la cadena de ácidos grasos a capril se obtiene un producto con propiedades muy diferentes. Como es el caso de otros glutamatos, el glutamato caprílico es un buen hidratante, pero es muy útil principalmente como un agente desodorante, bacterostático y antisebo.
Las propiedades desodorantes de glutamato caprílico sódico pueden ser apreciadas a través de los resultados de una prueba de olfato en la que actúa como agente sinérgico con otro nuevo e interesante producto, es decir el sulfato de cocato de cinc.
La tabla 1 muestra la fórmula estructural de este nuevo tensioactivo con sus características físico-químicas.
La prueba de olfato se realizó con 12 voluntarios. Durante los 7 días antes del comienzo de la prueba, los sujetos fueron instruidos a lavar sus axilas utilizando solamente jabón sin perfume y sin efecto antibacteriano.
En el octavo día, 6 y 24 horas después de que los voluntarios lavaran sus axilas con la sustancia a evaluar, las axilas fueron olfateadas por un grupo de personas formadas y les fueron asignados valores distintos (las axilas fueron olfateadas también antes de utilizar los productos).
Comparamos los resultados obtenidos con sulfato de cocato de cinc (12% materia activa), lauril sulfato sódico (12% materia activa) + 0,5% triclosán (agente desodorante conocido) y sulfato de cocato de cinc (11% materia activa) más glutamato capril sódico (1% materia activa).
Los distintos olores fueron descritos con una puntuación de 0 a 10. Los resultados se detallan a continuación en las tablas 2 y 3.
Los mejores resultados se obtienen con sulfato de cocato de cinc más glutamato capril sódico, mientras que el sulfato de cocato de cinc aislado y el lauril sulfato sódico más el triclosán muestran un efecto similar.
El glutamato capril sódico también puede hacer reducir la cantidad de conservante necesario en las formulaciones cosméticas debido a sus propiedades bacteriostáticas; se pueden obtener formulaciones libres de conservantes a través de la elección adecuada de los distintos ingredientes. El glutamato capril sódico también puede actuar como controlador de sebo.
En una prueba con 10 voluntarios que presentaban seborrea y acné de intensidad baja a moderada, el glutamato capril sódico demostró la capacidad no sólo de disminuir la cantidad de sebo, sino también de normalizar el tamaño de las diferentes zonas de sebo, mostrando así un efecto de reducción de grasa, pero también propiedades de regularización de sebo.
Estos tensoactivos se utilizan en formulaciones tales como detergentes de higiene personal, mascarillas capilares, geles ducha, agentes limpiadores, detergentes líquidos para limpiar a determinados enfermos con prolongadas estancias en cama, desmaquillantes no comedogénicos hipoalergénicos.
Cocoil potásico PCA
Otra interesante y nueva molécula es la de cocoil potásico PCA. Químicamente, el PCA es el lactamo del ácido glutámico y tal y como se demuestra en la siguiente tabla, es uno de los componentes mayoritarios del NMF (Natural Moisturizing Factor). En la tabla 4 se muestra la composición del NMF.
El PCA puede ser absorbido como sal sódica hasta 60% de su peso en agua. Las soluciones de PCA (4%) también pueden modificar la respuesta elástica y viscoelástica de la piel.
Ha sido demostrado que la PCA también podría ser un buen hidratante para el cabello por sus propiedades antiestáticas y frente al despeine.
Si utilizamos cocoil potásico PCA, abastecemos a la piel con ácido graso y PCA. Asimismo, el cocoil potásico PCA ha demostrado su capacidad de hidratar la piel cuando se utiliza en productos de eliminación por aclarado.
En una prueba de lavado (flex wash test), que fue realizada con 20 voluntarios, se midieron valores de hidratación a través de un corneómetro. Los voluntarios tuvieron que utilizar el producto tres veces al día.
El cocoil potásico PCA también tiene una aplicación técnica muy útil. De hecho, es un agente espesante muy eficaz. Se evaluaron sus resultados comparados con los de Cocamide DEA, Laureth-3 y PEG-120 metil glucosa dioleato.
Se utilizó una solución de 10% materia activa de lauril sulfato sódico-2 como sustancia de prueba. Se añadieron el 1% de las moléculas distintas y, después de la adición de un incremento en el porcentaje de sal, se midió la viscosidad a 20 ºC.
El cocoil potásico PCA se puede utilizar también como un tensioactivo hidrófilo para sistemas autoemulsionables. Esta molécula también puede mejorar el comportamiento espesante y formador de espuma y dar un toque más suave y sedoso en una formulación.
Se pueden utilizar estas moléculas en formulaciones tales como champúes para pieles seborreicas, cremas diarias o baños espumosos para pieles con micosis.
Acilpolipéptidos o proteínas
Otros importantes tensioactivos que son muy útiles para promocionar la salud de la piel y del cabello son acilpolipéptidos o proteínas. Obviamente, no todos los hidrolizados de proteína unidos con una cadena de ácidos grasos muestran las mismas propiedades hasta el mismo punto. Es bien conocido, por ejemplo, que los péptidos más eficaces son los de peso molecular medio entre 1.000 y 4.000. Cuanto más alto es el peso molecular, mejores son las propiedades filmógenas y cuanto más bajo sea, mejor será la capacidad de penetrar en el pelo.
Desde nuestro punto de vista, las mejores proteínas son los hidrolizados de trigo. A través de cambios en el ácido graso unido se pueden obtener distintos tensioactivos con distintas propiedades de aplicación.
Una clave importante en la utilización de las proteínas aciladas es su propiedad de sustantividad sobre la piel y el cabello, por tanto, pueden ofrecer protección contra reactivos o condiciones agresivas. Además, las proteínas de trigo aciladas pueden disminuir los efectos irritantes de otros tensioactivos, presentan propiedades emulsificantes y dejan la piel con un tacto sedoso y suave.
De hecho pueden formar complejos con la mayoría de los tensioactivos normales al reducir la concentración de los monómeros libres capaces de penetrar membranas y también pueden interactuar con la queratina de la piel y del cabello y formar una capa protectora coloidal, que protege el ataque desnaturalizante de otros tensioactivos.
Una de las aplicaciones más importantes de todas las moléculas descritas hasta ahora es su utilización en productos étnicos. Para abordar este problema es imprescindible entender las características diferenciales de la piel y el cabello de las personas de distinta raza. La piel negra tiene, por ejemplo, una capa exterior dura de epidermis. Esta capa es propensa a cicatrizar, por lo que puede tener problemas serios como consecuencia. La piel negra también contiene un total más alto de glándulas sebáceas que la piel blanca (40-60% más). Las condiciones comunes de la piel como es el acné pueden ocasionar desfiguraciones en la piel negra. Por tanto, es especialmente importante seleccionar materias primas con bajas concentraciones de comedogenicidad a la hora de formular productos de cuidado facial, para evitar irritación o el comienzo de comedones o acné.
La piel escamosa (xerótica) es un problema especial causado por la sequedad excesiva de la piel. Podría ser ocasionado por detergentes fuertes o efectos ambientales como una racha de tiempo extremadamente frío o un calor excesivamente seco. La condición se manifiesta en manchas secas y blancas, generalmente en los codos, rodillas y la parte dorsal de las manos. En zonas donde las condiciones son extremadamente secas, las preparaciones oclusivas para inhibir pérdidas de agua son de particular valor, aunque serían completamente inapropiadas en zonas con humedad alta. Para todas estas condiciones, los aminoácidos acilados o péptidos son los tensioactivos adecuados.
También el cabello de individuos de raza caucásica y el afro-caribeño están estructurados de formas muy distintas. El primero es liso mientras que el afro-caribeño es de rizo apretado. En el pelo rizado se presenta una distribución no uniforme de los puentes disulfuro y son más predominantes en un lado de la fibra del cabello. Sin embargo, la razón principal de que el tratamiento del cabello afro-caribeño requiera productos específicos radica en el uso difundido de sustancias químicas para cambiar el estilo y hacer más liso el cabello afro-caribeño. De hecho, estos tratamientos rompen los enlaces que unen las fibras de proteína y, así, debilitan la estructura del cabello. Por tanto, se deben escoger formulaciones con características específicas de suavidad y capacidad de restituir brillo, cuerpo y contenido hidratante al cabello que haya sido tratado químicamente. Los tensioactivos tipo acilaminoacidos también son muy aptos para gente mayor. Por ejemplo, las manos, los antebrazos y la parte inferior de la pierna de la gente mayor son especialmente secas y, además, el estrato córneo suele secarse rápidamente en condiciones de tiempo frío. Una buena hidratación es, por tanto, fundamental. Estos tensioactivos aportan hidratación, suavidad y protección a la piel y cabello: protegen el cabello frente a agentes blanqueadores, tintes capilares y agentes ondulantes; dan suavidad a la piel, brillo y suavidad al cabello; reducen la irritación producida por otros tensioactivos, y son capaces de dar un color uniforme en procesos con tintes capilares. Por todas estas características podemos encontrar estos tensoactivos en baños espumosos, geles ducha, champúes, productos hipoalergénicos, productos para pieles secas, emulsiones O/W, productos para el cuidado infantil, productos étnicos, productos para gente de edad avanzada, preparaciones de tintes capilares, pastillas syndet, etc.
Acilsarcosinatos
Hay que dedicar otra nota breve a los acilsarcosinatos.
Los sarcosinatos, como muchas amidas solubles, se adsorben fuertemente en sustratos proteínicos con un aumento en el valor de absorción a pH reducido, donde unas cantidades pequeñas del ácido libre existen en equilibrio con su sal.
Estas moléculas son muy eficaces para incrementar la cantidad de espuma y también son compatibles con germicidas catiónicos, por lo que, se recomienda su utilización en productos de tratamiento.
Otra aplicación importante de los acilosarcosinatos es su utilización en cuidados bucales. Pueden, por ejemplo, disminuir caries y halitosis e inhibir la evolución de la flora bacteriana.
Otros tensioactivos de nueva generación
Los tensioactivos no iónicos están siendo utilizados en la industria cosmética desde hace muchos años y para muchas aplicaciones distintas. Un requisito fundamental para cualquier producto cosmético es su compatibilidad con la piel en las condiciones normales de uso.
Una nueva generación de tensioactivos no iónicos completamente inocuos para cuidado e higiene personal son los de la familia de los ésteres de glicerina etoxilados, cuya obtención se basa en reacciones simples y conocidas de esterificación y etoxilación.
Las condiciones de reacción así como la relación entre los distintos reaccionantes (glicerina, óxido de etileno y ácido graso) permiten obtener un amplio abanico de combinaciones y, por tanto, de productos.
Los resultados de la evaluación de las propiedades tensioactivas de estos productos llevan a concluir que, cuanto más elevado es el grado de etoxilación, el tensioactivo presenta un efecto espumante inferior y peores propiedades viscosizantes, mientras que destacan sus propiedades de solubilización y dispersión de aceites y grasas. También se observó que el grado de esterificación influenciaba también de forma decisiva en las características finales del tensioactivo. La cadena alquílica es otra de las posibles variables.
Estos tensioactivos se caracterizan por su completa inocuidad para el uso humano y para el medio ambiente, así como por cumplir con la mayoría de los requisitos deseables en cualquier tensioactivo. Se trata de productos al 100% de concentración, sin agua ni disolventes adicionados y de aspecto líquido, lo que implica ventajas, tanto de manipulación como de coste. Además de su origen vegetal, casi indispensable actualmente, dado el problema de la encefalopatía bovina espongiforme, son tensioactivos sin nitrógeno en su molécula. Este hecho elimina el riesgo de presencia de nitrosaminas potencialmente cancerígenas. También durante su fabricación se realiza un control exhaustivo de subproductos como 1,4-dioxano y óxido de etileno libre. Una ventaja adicional es que no precisan conservante. Son tensioactivos de muy baja irritación, incluso menos irritantes que muchos de los utilizados, conocidos por su aplicación en productos cosméticos e infantiles como los alquil poliglucósidos, las alquilamido betínas o los cocoanfoacetatos sódicos.
Se consideran tensioactivos multifuncionales para productos de higiene personal con aclarado posterior y también agentes emolientes e hidratantes para productos cosméticos. Otra propiedad, dentro de este tipo de tensioactivos, es que se consideran como solubilizantes de extractos, aceites y también algunas siliconas. También tienen capacidad como agentes espesantes, espumantes, hidratantes, emulsionantes y acondicionadores capilares.
CONCLUSIONES
* Hemos pretendido destacar la importancia de los tensioactivos del tipo acilaminoácidos. Se pueden considerar como biovectores de ingredientes funcionales para la salud de la piel y del cabello (ácidos grasos libres, aminoácidos, polipéptidos o PCA).
* Se pueden obtener diferentes propiedades a partir de cambios en la cadena de ácidos grasos o parte hidrofílica de la molécula. Esto permite la obtención de productos que son seguros, polifacéticos, con unos buenos perfiles de toxicidad para la piel y ojos, y que realmente son capaces de cambiar el mundo de los tensioactivos.
* También cabe destacar la importancia de los tensioactivos no iónicos derivados de la glicerina que, debido a su multifuncionalidad, son importantes a la hora de desarrollar nuevos productos para la higiene y el cuidado personal.
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