Cukry w preparatach kosmetycznych

Cukry, określane również mianem węglowodanów lub sacharydów, to grupa dwufunkcyjnych związków organicznych zawierających  w cząsteczce podstawniki hydroksylowe  i karbonylowe. Surowce te należą do łatwo dostępnych i stosunkowo szeroko rozpowszechnionych w przyrodzie układów. Wytwarzane są one przez zielone części roślin w procesie fotosyntezy zachodzącej pod wpływem światła słonecznego. Produktami wyjściowymi do ich syntezy są obecny w atmosferze dwutlenek węgla oraz woda pobierana przez rośliny z gleby.

Klasyfikacja

W literaturze możemy spotkać się z różnorodną klasyfikacją tej grupy związków. Najczęściej wykorzystywanym systemem jest ich podział uzależniony od budowy. Obejmuje on cukry proste, czyli monosacharydy, cukry złożone, do których zaliczamy dwucukry, określane mianem disacharydów, oraz wielocukry znane również jako oligosacharydy lub polisacharydy.

Cukry proste to najczęściej rozpuszczalne w wodzie, łatwo krystalizujące, bezwonne i bezbarwne substancje, słodkie w smaku. Związki te można klasyfikować w zależności od liczby atomów węgla obecnych w ich strukturach. Najważniejsze naturalne monosacharydy to pentozy i heksozy, które zawierają ich odpowiednio pięć lub sześć.

Węglowodany złożone powstają w wyniku połączenia tzw. wiązaniami glikozydowymi dwóch lub większej ilości cząsteczek cukrów prostych. Pojedyncze związki mogą się zespalać ze sobą, ustawione w tę samą stronę. Mówimy wtedy o tzw. wiązaniu typu alfa. Drugi typ połączenia, określany mianem beta, powstaje, kiedy cząsteczki cukrów reagują ze sobą zwrócone przemiennie raz jedną, raz drugą stroną.

Związki, w których występują głównie wiązania alfa są o wiele łatwiej rozpuszczalne od ich beta-analogów. Sacharydy z dominującą ilością wiązań beta, tworzą przylegające do siebie proste łańcuchy, połączone dodatkowo wiązaniami wodorowymi, co powoduje, że są one nierozpuszczalne w wodzie. Budowa ta przyczynia się także do ich dużej odporności na czynniki mechaniczne.

Funkcje cukru

W kosmetyce znajduje on zastosowanie jako składnik preparatów nawilżających do skóry. Glukoza pomimo słabych właściwości higroskopijnych efektywnie ogranicza  dyfuzję i odparowywanie wody. Wykorzystywana jest również do pielęgnacji włosów, gdyż łatwo wiąże się z keratyną włókna włosowego, nawilża je, zapobiega rozdwajaniu końcówek. 

Cukry stanowią dla człowieka łatwo przyswajalne źródło energii, pokrywające prawie połowę jego dziennego zapotrzebowania energetycznego.  Stanowią one także istotny czynnik strukturalny i materiał zapasowy. Związki tego segmentu przez długi okres postrzegane były jako główne składniki produktów spożywczych, coraz częściej możemy je jednak spotkać także w innych dziedzinach naszego życia, w tym również w kosmetyce.

Zastosowanie glukozy

Głównym przedstawicielem monocukrów jest glukoza, czyli cukier gronowy. Jest to związek szeroko rozpowszechniony  w przyrodzie. Występuje on w wielu produktach naturalnych, nadając im słodki smak. Można go znaleźć m.in. w owocach i miodzie. Glukoza ulega  w komórkach spaleniu w procesie zarówno tlenowej, jak i beztlenowej glikolizy, dzięki czemu dostarcza organizmowi dużej ilości energii. Związek ten stanowi ponadto jeden z najważniejszych elementów strukturalnych cukrów złożonych.

Bardzo szeroko rozpowszechnionym przedstawicielem monosacharydów jest fruktoza, czyli cukier owocowy, którego nazwa wywodzi się z łaciny (fructus – owoc) i związana jest z występowaniem tego surowca. Można go znaleźć, podobnie zresztą jak glukozę, w owocach i miodzie. W kosmetykach wykorzystuje się głównie jej działanie nawilżające. 

Zastosowanie sacharozy

Kolejnym istotnym przedstawicielem cukrów jest sacharoza. Pod względem chemicznym jest to dwucukier, w skład którego wchodzi cząsteczka glukozy i fruktozy. Na skalę przemysłową surowiec ten jest pozyskiwany z trzciny i buraków cukrowych. I właśnie w zależności od źródła pozyskiwania określany jest mianem cukru trzcinowego lub buraczanego.

W kosmetyce przez długi okres związek ten znajdował zastosowanie głównie jako składnik mydeł transparentnych. Obecnie coraz częściej pojawia się w innych recepturach, między innymi różnorodnych peelingów.

W sanskrycie cukier określano mianem siakkar lub sarkar, czyli piasek, żwir. Nie dziwi zatem fakt, iż pełni on funkcję doskonałego środka ściernego. Szczególnie chętnie, w peelingach, stosowany jest brązowy cukier trzcinowy.  Do ich przygotowania można używać zarówno surowca grubo- jak i drobnoziarnistego. Ten ostatni zalecany jest osobom o delikatnej skórze, ze skłonnością do pękających naczynek. 

Cukier dokładnie oczyszcza skórę, usuwa martwe komórki nie wywołując podrażnień, ani uczuleń. Jest on łatwy i przyjemny w użyciu, rozpuszcza się w trakcie wykonywania zabiegu masażu pod prysznicem. Peeling cukrowy w połączeniu z olejami roślinnymi i innymi substancjami biologicznie aktywnymi nie tylko efektywnie złuszcza  naskórek, ale – przy odpowiednio dobranych składnikach – również go odżywia.  

Prowadzony za jego pomocą masaż pobudza krążenie krwi, dotlenia skórę. Zastosowane po zabiegu kosmetyki bardzo dobrze się wchłaniają. Z tego też powodu peelingi tego typu powinno stosować się regularnie, przynajmniej raz w tygodniu. Szczególnie są one przydatne w przypadku mocno przesuszonych partii ciała, takich jak łokcie, pięty czy kolana. Skóra po ich zastosowaniu staje się bardziej gładka, sprężysta, lepiej napięta.

Cukier może być także skutecznym czynnikiem używanym do depilacji. Jest on między innymi istotnym składnikiem popularnych past cukrowych, które wykorzystywane są od stuleci, a ich stosowanie wywodzi się z tradycji arabskiej.  Do dziś większość kobiet ze świata islamu chętnie ich używa, ponieważ są łatwe do przygotowania i zastosowania także w warunkach domowych. Składniki pasty cukrowej można znaleźć praktycznie w każdej kuchni. Jej podstawę najczęściej stanowią dobrane w odpowiednich proporcjach: cukier, miód, cytryna i woda. Ponieważ cukier nie narusza naskórka, wykorzystanie go jest bardziej przyjazne skórze niż depilacja przy użyciu wosku. Zabieg jest praktycznie bezbolesny, ponieważ pastę usuwa się zgodnie z kierunkiem wzrostu włosa. Nie przyczynia się ona do łamania włókna włosowego w mieszku, dzięki czemu nie powoduje jego wrastania. Z tych też powodów pasta cukrowa polecana jest  do stosowania w przypadku skóry i miejsc wyjątkowo wrażliwych.

Swoje miejsce w recepturach preparatów kosmetycznych znalazły także inne polisacharydy. Większość z nich tworzy z wodą hydrokoloidy, stąd też są one powszechnie wykorzystywane jako substancje wiążące wodę, zagęszczające, lepiszcza. Do ważnych przedstawicieli tego segmentu surowców zaliczamy gumę guar, ksantanową czy też karob bardziej znaną jako gumę drzewa świętojańskiego. 

Skrobia i celuloza

Jako składniki wyrobów powszechnego użytku stosowane są również skrobia i celuloza. Na drodze modyfikacji chemicznych tych związków otrzymuje się cały szereg produktów o szerokiej gamie własności. 

W kosmetyce oprócz samej sacharozy wykorzystywane są także jej  pochodne. I tak na przykład  estry tego związku i wyższych kwasów tłuszczowych  cenione są jako łagodne związki powierzchniowo czynne. Są one biodegradowalne, dobrze tolerowane przez skórę i błony śluzowe.

Skrobia to jeden z głównych węglowodanów zapasowych roślin. Należy on do układów szeroko rozpowszechnionych w świecie roślinnym. Występuje on między innymi w ryżu, ziarnach zbóż, ziemniakach, nasionach roślin strączkowych, korzeniach tapioki. Skrobia pozyskiwana z różnych źródeł wykazuje rozmaite właściwości. I tak np. cząstki skrobi wyizolowanej z ryżu są małe i sferyczne, wykazują dużą tendencję do zbrylania się. Skrobia zbożowa i z tapioki ma natomiast większe cząsteczki, które są łatwiejsze w recepturowaniu. Rozróżniamy tu dwa rodzaje surowców. Pierwszy z nich stanowi skrobia rozpuszczalna, która zastosowana w preparatach zatrzymuje na powierzchni wilgoć, dzięki czemu dostarcza gładkiego i kondycjonującego odczucia w stosunku do skóry i włosów. Drugi rodzaj to tzw. skrobia granulowana, która jest otrzymywana bez rozrywania wiązań wodorowych. Ta forma zapewnia również odpowiednią pielęgnację skórze, gdyż jest pomocna w jej natłuszczeniu i utrzymaniu wilgoci.

Do istotnych przedstawicieli polisacharydów zaliczana jest także celuloza oraz jej pochodne. Ostatnia z wymienionych właściwości powoduje, że układ ten jest wykorzystywany w pastach do zębów, pudrach, maseczkach. W kosmetyce swoje miejsce znalazły także pochodne celulozy, między innymi karboksymetyloceluloza (CMC), hydroksyetyloceluloza (HEC) oraz metyloceluloza (MC) i etyloceluloza (EC).  

W kosmetyce najczęściej  wykorzystuje się tzw. celulozę mikrokrystaliczną, otrzymywaną w wyniku  częściowej hydrolizy celulozy naturalnej, która ma zdolność tworzenia żeli. Znajduje ona zastosowanie jako stabilizator emulsji,  a także efektywny czynnik wiążący, który zapobiega rozdzielaniu się stałych i ciekłych składników receptury.

Cukier z morza

Omawiając naturalne polisacharydy, nie można pominąć surowców otrzymywanych ze świata morskiego. Należą do nich między innymi kwas alginowy i karagen, których główne źródło pozyskiwania stanowią wodorosty morskie.                                              

Różnorodne cukry można otrzymywać poprzez enzymatyczną depolimeryzację polisacharydów uzyskanych na drodze ekstrakcji glonów morskich. Ważnym ich przedstawicielem jest występująca w brunatnicach, między innymi w morszczynie pęcherzykowatym, fukoidyna. Związek ten wzmaga ukrwienie skóry, stymuluje przemianę komórkową, wspomaga kuracje antycellulitowe. Podobne właściwości wykazuje laminaryna, składnik listownicy Laminaria.

Źródło cukrów stanowią także skorupiaki morskie. Należy do nich między innymi chityna, wielocukier będący głównym składnikiem ich szkieletu. Wraz z rozwijającym się przetwórstwem krabów, kryla, krewetek tworzy się niemal niewyczerpalne źródło tego typu biologicznego surowca. Ze względu na nierozpuszczalność w wodzie i innych powszechnie stosowanych w kosmetyce rozpuszczalnikach, chityna znajduje jednak ograniczone zastosowanie w kosmetyce. Jest ona wykorzystywana głównie jako składnik suchych szamponów do włosów. 

Chitozan stosowany w preparatach kosmetycznych zatrzymuje wodę, zapewniając skórze odpowiednie nawilżenie. Przywraca jej właściwą wilgotność i elastyczność. Reguluje równowagę białkowo-cukrową skóry. Wykazuje działanie bakteriobójcze, przyspiesza proces ziarninowania i gojenia ran.  

W preparatach kosmetycznych częściej pojawia się natomiast chitozan otrzymywany na drodze jej deacetylacji. Związek ten rozpuszcza się w roztworach słabych kwasów organicznych i mineralnych, co rozszerza możliwości jego wykorzystania. Tworząc na powierzchni skóry film okluzyjny, chitozan wykazuje silne właściwości ochronne. 

Ze względu na swoje właściwości, szczególnie zdolność absorbowania wody, kwas hialuronowy jest bardzo chętnie wykorzystywany w kosmetyce. Stosowany zarówno w postaci wolnej jak i soli sodowej, uważany jest za jeden z najlepszych środków nawilżających  i chroniących naskórek przed wysychaniem. 

Chitozan ze względu na swoje własności znajduje zastosowanie w preparatach pielęgnacyjnych do skóry suchej z wyraźnymi oznakami starzenia. Równie chętnie stosowany jest on w produktach do pielęgnacji włosów. Praktyczne zastosowanie w tej dziedzinie znalazły jego sole z kwasem octowym i mlekowym. Pochodne te tworzą roztwory o dużej lepkości, które cechują się silnymi zdolnościami błonotwórczymi. Tworzą one twardą, niekleistą powłokę, podobną do keratyny, niezmieniającą się w warunkach wysokiej wilgotności powietrza lub pocenia się skóry głowy. Utworzone błonki są elastyczne, mogą wymieniać parę wodną z atmosferą bez zmiany swoich własności. Mają one niską pojemność ładunków elektrostatycznych, dzięki czemu zapobiegają elektryzowaniu się włosów. Są one cenionymi składnikami lakierów do włosów oraz środków do ich modelowania.

Ważnym przedstawicielem polisacharydów jest także kwas hialuronowy. Jest to  związek szeroko rozpowszechniony w przyrodzie. Praktycznie występuje on we wszystkich organizmach żywych. Pod względem chemicznym stanowi makrocząsteczkę zbudowaną z powtarzających się monomerów, w skład których wchodzą kwas beta-glukuronowy i i N-acetyloglukozoamina.

Jednak ze względu na wielkość cząsteczki, przekraczającą 100 kDa, ma on ograniczoną zdolność penetracji przez nieuszkodzony naskórek. Tak więc jego użycie jako składnika kosmetyków pielęgnacyjnych może powodować nawilżenie skóry głównie poprzez tworzenie warstewek okluzyjnych obniżających poprzez-naskórkowy ubytek wody tzw. TEWL. Kwas hialuronowy zmniejsza możliwość podrażnień i uczuleń oraz zwiększa odporność skóry na działanie czynników zewnętrznych. Związek ten cechuje zdolność przekształcania substancji toksycznych, np. metali ciężkich czy zanieczyszczeń przemysłowych, w rozpuszczalne w wodzie, łatwe do usunięcia z organizmu połączenia. Stąd też stanowi on efektywną, naturalną barierę chroniącą tkanki przed infekcją bakteryjną. Wykazuje on działanie łagodzące i kojące. Kwas hialuronowy pełni również rolę swoistego promotora przenikania, ułatwiającego wprowadzenie innych składników preparatu kosmetycznego w głąb skóry.

Surowiec ten znalazł także szerokie zastosowanie w dermatologii estetycznej, gdzie jest wykorzystywany jako nośnik w tzw. wypełniaczach zmarszczek, a także środkach powiększających usta, w których coraz częściej zastępuje dotychczas stosowany kolagen.

Oferta sacharydów wykorzystywanych w kosmetyce coraz bardziej się poszerza. Swoistą alternatywę dla kwasu hialuronowego może stanowić proksylan, nowy surowiec, który pojawił się w ostatnim czasie na rynku kosmetycznym. Preparaty z jego zawartością polecane są jako efektywna kuracja odmładzająca dla osób o skórze zniszczonej, suchej, szarej.