Bakterie - Tech Mix
advertisement
| L A B O R ATO R I U M PRZEMYSŁOWE fot. Thinkstock LABORATORIUM 9-10/2012 Bakterie a współczesne kosmetyki STRESZCZENIE Bakterie są obecnie coraz częściej wykorzystywane w bioprocesach celem pozyskiwania produktów użytecznych w recepturze kosmetycznej. Niestety, niektóre bakterie są także często niepożądanymi gośćmi kosmetyków i linii produkcyjnych. Konieczne są więc badania produktów kosmetycznych, dotyczące ich mikrobiologicznych zanieczyszczeń bakteriami Staphylococcus aureus oraz Pseudomonas aeruginosa. SŁOWA KLUCZOWE bioprocesy, bakterie, kosmetyki, zanieczyszczenia kosmetyków, flora fizjologiczna SUMMARY Bacteria are often used for bioprocess in order to get the products useful in cosmetics recipe. Some bacteria are often undesirable guest in cosmetics and the production process. Cosmetics act requires investigate microbial contamination of cosmetics product for the most common pathogens – Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa. KEY WORDS of cosmetics, physiological flora dr hab. Gabriela Bugla-Płoskońska1,2, dr Kamila Korzekwa1,2 2 72 R bioprocesses, bacteria, cosmetics, contamination 1 ozważania dotyczące bakterii w kontekście współczesnych kosmetyków w niniejszym opracowaniu potraktowane zostaną dwutorowo. W pierwszej części publikacji zasygnalizowane zostaną zagadnienia recepturowe, których udziałem są substancje wytwarzane przez bakterie, a druga część artykułu dotyczyć będzie bakterii w kontekście ich niepożądanej obecności w produktach kosmetycznych. Wraz z dynamicznym rozwojem kosmetologii, biotechnologii i farmacji coraz częściej do pozyskiwania surowców i komponent kosmetycznych wykorzystuje się bakterie. Bioprocesy, w które zaangażowane są bakterie, pozwalają na otrzymywanie dużej ilości biomasy bakterii, a co za tym idzie, także dużej ilości metabolitów, które mogą mieć szerokie spektrum zastosowań w przemyśle (tabela 1). Wykorzystywanie mikroorganizmów, w tym do pozyskiwania komponent kosmetycznych przy udziale bakterii, pozwala na wyeliminowanie kosztownych syntez chemicznych. UNIWERSYTET WROCŁAWSKI, NIEPUBLICZNA WYŻSZA SZKOŁA MEDYCZNA WE WROCŁAWIU BAKTERIE W PRODUKCJI KOSMETYKÓW – WYBRANE PRZYKŁADY Jednym z szeroko stosowanych w kosmetyce związków produkowanych przez bakterie jest kwas mlekowy. Kwas mlekowy ma głównie zastosowanie w produktach służących złuszczaniu naskórka. Obecnie uważa się, iż wiele zaburzeń dermatologicznych ma swoje źródło właśnie w nadmiernej keratynizacji naskórka, stąd złuszczanie chemiczne jest odpowiedzią na te problemy. Lecznicze właściwości kwasu mlekowego znane były już w starożytnym Egipcie, natomiast lekarze zainteresowali się tą metodą leczenia niedoskonałości skóry w XIX wieku. Kwas mlekowy jest także substancją wykazującą działanie nawilżające, gdyż ma zdolność zwiększania zawartości mukopolisacharydów w skórze, co zwiększa jej stopień nawilżenia. Na skalę przemysłową kwas mlekowy z wykorzystaniem mikroorganizmów przeprowadzających fermentację mlekową (Lactobacillus, Bifidobacterium, Lactococcus) zaczęto stosować w XIX wieku w Stanach Zjednoczonych i Europie. Bakterie kwasu mlekowego wytwarzają także bakteriocyny, które są rozpatrywane jako idealne konserwanty, naturalna alternatywa dla chemicznych konserwantów stosowanych w kosmetykach. Idealny konserwant to taki, który ma szerokie spektrum działania, jest odporny na zmiany pH i wysoką temperaturę. Inną jego cechą charakterystyczną jest niska masa cząsteczkowa. Takie warunki spełnia nizyna (E234), wytwarzana przez Lactococcus lactis. Kolejnym mikrobiologicznie pozyskiwanym składnikiem kosmetyków jest dihydroksyaceton (DHA), substancja mająca właściwości samoopalające, wchodząca w skład samoopalaczy. Proces wytwarzania DHA z glicerolu przeprowadzają immobilizowane bakterie z gatunku L A B O R ATO R I U M P R Z E M Y S ŁO W E Gluconacetobacter xylinus, należące do bakterii kwasu octowego. Obecnie na skalę przemysłową przeprowadzane są procesy biotransformacji, prowadzące do uzyskania DHA z wykorzystaniem immobilizowanych bakterii lub immobilizowanych enzymów bakteryjnych. Biokonwersja glicerolu do produktów użytecznych kosmetycznie, takich jak 1,3 propanodiol, przeprowadzana jest także przez inne bakterie, tj. Clostridium butyricum, Klebsiella pneumoniae, Citrobacter freundii, Lactobacillus brevis. Bardzo interesującą bakterią jest Pseudoalteromonas antarctica, bakteria wyizolowana z błota pozyskanego przez badaczy w Zatoce Admiralicji na Antarktyce. Bakteria ta produkuje glikoproteinę, która umożliwia jej przetrwanie w niskich temperaturach. Glikoproteina pozyskiwana przemysłowo z bakterii jest doskonałym składnikiem emulsji i preparatów do liftingu. Funkcja tej glikoproteiny to zapobieganie wysuszaniu naskórka, ochrona przed zimnem, pobudzanie produkcji kolagenu i elastyny. Pochodne kwasu hialuronowego mogą być wytwarzane przez bakterie Streptococcus equi. Kwas hialuronowy, jako składnik macierzy zewnątrzkomórkowej tkanki łącznej, nie wykazuje specyficzności gatunkowej, dlatego pozyskiwany z udziałem bakterii kwas hialuronowy pochodzenia mikrobiologicznego budzi zainteresowanie kosmetologów. Od wielu lat w kosmetyce i dermatologii kosmetycznej używana jest neurotoksyna (jad kiełbasiany; botoks, BTX). Bakterię produkującą tę neurotoksynę, tj. Clostridium botulinum, odkrył i nazwał w 1897 roku belgijski bakteriolog Emile Pierre van Ermengen. Obecnie poznano 7 różnych antygenowo typów toksyny BTX: A, B, C (C;C), D, E, F, G, przy czym system nerwowy człowieka jest wrażliwy na 5 typów BTX: A, B, E, F, G. Toksyny C i D są niebezpieczne dla różnych gatunków zwierząt. Zastosowanie kosmetyczne ma toksyna typu A i B. W medycynie toksyna botulinowa ma zastosowanie w leczeniu zeza i kurczu powiek, zaburzeń połykania, kręczu karku, migren, porażenia mózgowego, a także skutków przerostu prostaty. W dermatologii estetycznej BTX polecana jest do niwelowania zmarszczek, ale także do leczenia nadmiernej potliwości czy leczenia trądziku. Przy leczeniu problemów trądzikowych BTX paraliżuje mięsień otaczający gruczoł łojowy, co hamuje wydzielanie sebum. Warto wspomnieć o wykorzystaniu BTX w zabiegach przynoszących ulgę w bólu towarzyszącemu zespołowi stopy cukrzycowej, rozwijającemu się u kilkunastu procent chorych na cukrzycę. Oczywiście do stosowania zabiegów na bazie BTX są liczne przeciwwskazania i nie u każdego można je zastosować. Przeciwwskazaniami są schorzenia płytki nerwowo-mięśniowej. Zabiegów nie mogą wykonywać kobiety w ciąży czy kobiety karmiące piersią. Nieprawidłowe stosowanie BTX może doprowadzić do powstania tzw. botulizmu nieumyślnego. |LABORATORIUM 9-10/2012 Równie ważne są nowe metody odkażania surowców kosmetycznych i doskonalenie metod dobrej praktyki wytwarzania (ang. GMP – Good Manufacturing Practice). Kosmetyki z założenia są produktami jałowymi, produkowanymi według ściśle określonych norm. Czasami jednak dochodzi do ich skażenia, głównie drobnoustrojami pochodzącymi z surowców, z których wytwarzane są kosmetyki, lub urządzeń na linii produkcyjnej. Na jakość kosmetyku wpływ ma jego receptura chemiczna, zawartość składników aktywnych, a także – o czym nie należy zapominać – obecność w nim drobnoustrojów. Zakażenie mikroorganizmami może nastąpić zarówno podczas procesu wytwarzania, jak i w trakcie użytkowania przez konsumentów. Z kosmetyków izolowane są różne gatunki bakterii oraz pleśnie i drożdże. Źródłem niepożądanej obecności bakterii w kosmetykach są stosowane surowce, takie jak woda, mleko, materiały roślinne i olejki. Składniki pochodzenia naturalnego zawierają różne mikroorganizmy pochodzące z gleby, powietrza i wody. Dlatego tak ważna jest kontrola jakości zarówno surowców, jak i gotowego wyrobu. Kosmetyki nie muszą być jałowe, jednak ważna jest ich odpowiednia konserwacja, zabezpieczająca przed zepsuciem i skażeniem mikroorganizmami. FLORA FIZJOLOGICZNA CZŁOWIEKA Od pierwszych chwil narodzin człowieka jego skórę i błony śluzowe zaczynają kolonizować różne mikroorganizmy, które z jednej strony pełnią funkcje obronne przed patogenami, a z drugiej mogą stanowić źródło zanieczyszczeń kosmetyków, które mają kontakt ze skórą człowieka. Jakiekolwiek zmiany reklama CZYSTOŚĆ MIKROBIOLOGICZNA KOSMETYKÓW W ostatnich latach obserwuje się wzrost ilości badań naukowych w zakresie czystości mikrobiologicznej kosmetyków, które mają na celu ochronę przed zanieczyszczeniami mikrobiologicznymi. Firmy produkujące kosmetyki i instytuty naukowe dążą do uzyskania możliwie bezpiecznych produktów. Duże nadzieje pokładane są w produktach naturalnych oraz biotechnologicznych procesach wytwarzania substancji przeciwdrobnoustrojowych. 73 LABORATORIUM 9-10/2012 | L A B O R ATO R I U M PRZEMYSŁOWE SUROWCE KOSMETYCZNE POZYSKIWANE W BIOPROCESACH Z UDZIAŁEM BAKTERII ZASTOSOWANIE W RECEPTURACH KOSMETYCZNYCH butanol, izopropanol toniki alkoholowe, płyny po goleniu, rozpuszczalniki dla olejków eterycznych sól sodowa i wapniowa kwasu propionowego konserwant kwas octowy estry kwasu octowego płyny do płukania włosów, substancje zapachowe kwas mlekowy preparaty złuszczające, nawilżające dihydroksyaceton preparaty samoopalające glikoproteiny emulsje, preparaty do liftingu neurotoksyna, jad kiełbasiany preparaty do ostrzykiwania: zabiegi przeciwzmarszczkowe, przeciwpotowe, przeciwtrądzikowe Tab. 1. Metabolity, które mogą mieć szerokie spektrum zastosowań w przemyśle równowagi mikroflory skóry prowadzą do zaburzeń w odporności kolonizacyjnej i tym samym zwiększają prawdopodobieństwo osiedlania się mikroorganizmów chorobotwórczych, co może prowadzić do rozwoju zakażenia i przeniesienia tych patogennych bakterii do używanych kosmetyków. Niebezpieczeństwo mogą stanowić również te drobnoustroje, które naturalnie są składnikiem flory fizjologicznej skóry człowieka. Takie mikroorganizmy nazywamy oportunistycznymi, czyli warunkowo chorobotwórczymi. Powodują zakażenie w momencie zmian występujących w ich naturalnym środowisku bytowania: przerwanie ciągłości tkanek, zmiany kwasowości skóry, działanie antybiotyku. Skóra człowieka charakteryzuje się stosunkowo małą wilgotnością, dlatego zasiedlają ją głównie bakterie Gram-dodatnie, tolerujące suche warunki środowiska, tj. Staphylococcus aureus, Micrococcus spp., Corynebacterium spp., Propionibacterium spp. Bakterie Gram-ujemne: E coli, Pseudomonas spp., Klebsiella spp., naturalnie występują na wilgotnej skórze w okolicach odbytu (pałeczki jelitowe). Do bakterii najczęściej zasiedlających skórę zdrowego człowieka można zaliczyć: – ziarniaki Gram-dodatnie: Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus, Staphylococcus hominis, Staphylococcus haemolyticus, Micrococcus spp., Enterococcus faecalis, – pałeczki Gram-dodatnie: Corynebacterium spp., Propionibacterium spp., – laseczki Gram-dodatnie: Bacillus spp., – pałeczki Gram-ujemne: E. coli, Acinetobacter spp., – prątki: Mycobacterium smegmatis (sporadycznie, okolice narządów płciowych). Uważa się, że największe zagrożenie swojej bytności w kosmetykach stwarza Staphylococcus aureus, właśnie ze wzglę74 du na fakt, iż powszechnie występuje na ludzkiej skórze. Często spotykany jest w kremach i balsamach do ciała, co jest dowodem na to, że do skażenia dochodzi w trakcie użytkowania kosmetyku. Inne gronkowce: S. warneri, S. epidermidis, można również znaleźć w mydłach, szamponach i płynach do kąpieli. Kosmetyki kolorowe, takie jak tusze do rzęs czy cienie do powiek, mogą być skażone Pseudomonas aeruginosa i Klebsiella pneumoniae, ale wykrywane są w nich także: Micrococcus sp., Corynebacterium sp., Acinetobacter czy Moraxella sp., Neisseria sp. oraz gronkowce. Każdy produkt kosmetyczny powinien być przebadany pod kątem obecności zanieczyszczeń mikrobiologicznych. Pobieranie próbek do badań dokonywane jest: – w związku z uzasadnieniem podejrzenia niezgodności wymagań jakościowych deklarowanych przez producenta, – podejrzenia szkodliwości kosmetyku dla zdrowia, – w celu rutynowej kontroli. Zgodnie z wymaganiami ustawowymi (Rozporządzenie Ministra Zdrowia z 23 grudnia 2002 r.) oraz Ustawą o kosmetykach z 2001 roku kosmetyki powinny być „wolne” od: Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa oraz Candida albicans. Niekiedy stosuje się także dodatkowe analizy, rozszerzone o wskaźniki mikrobiologiczne, takie jak: Escherichia coli, Salmonella sp., Clostridium perfringens czy Burkholderia cepacia. Ważnym kryterium jakości kosmetyku jest przestrzeganie jego terminu ważności i sposobu przechowywania. Kosmetyki nie lubią ciepła, światła, wilgoci i kontaktu z tlenem. Pod wpływem tych czynników tłuszcze jełczeją, wyparowuje z nich woda, namnażają się bakterie, kosmetyki zmieniają zapach, konsystencję i swoje właściwości, w wyniku czego nie mają już efektywnego działania. Im więcej wody zawiera dany preparat, tym krótszy jest jego termin przydatności do użytku, gdyż wówczas bakterie mają sprzyjające warunki do rozwoju. Wszelkie zmiany barwy, konsystencji, zapachu środków kosmetycznych świadczą o zakażeniu kosmetyków drobnoustrojami. Kontakt takiego preparatu ze skórą grozi wystąpieniem alergii i stanów zapalnych. Kremy do twarzy, ciała, płyny i toniki powinny być trzymane w chłodnym, ciemnym miejscu. Istotne jest, aby utrzymywać higienę rąk przed nałożeniem kremu na twarz; w przeciwnym razie może dojść do kontaminacji kremu florą bakteryjną rąk. Najlepszym wyjściem jest używanie szpatułek do kremu, które przed każdorazowym użyciem należy umyć. Dobrym rozwiązaniem jest stosowanie coraz częściej pokazujących się na naszym rynku kremów w tubkach lub z pompką, co minimalizuje zanieczyszczenie mikrobiologiczne kremu. Warto przechowywać niektóre kremy w lodówce, gdyż niska temperatura minimalizuje rozwój drobnoustrojów i przedłuża trwałość kosmetyków. Istotne jest szczelne zamykanie opakowań, gdyż zapobiega to dostawaniu się zanieczyszczeń mikrobiologicznych z powietrza. PODSUMOWANIE Obiektywnie spoglądając na mikrobiologiczne zanieczyszczenia kosmetyków, należy stwierdzić, że głównym ich źródłem jest sam użytkownik. Bezpośrednio, jeśli drobnoustroje z jego skóry dostają się do kosmetyku, a pośrednio, jeśli nie przestrzega zaleceń producenta dotyczących sposobu użytkowania i przechowywania produktu. Piśmiennictwo dostępne na www.laboratorium.elamed.pl
