Nanocząstki to elementy strukturalne, których co najmniej jeden wymiar nie przekracza stu mikrometrów. Występują w przyrodzie naturalnie lub mogą być wytwarzane w wyniku ludzkiej działalności, w sposób zamierzony lub nie.
Obecnie w bardzo wielu dziedzinach życia codziennego dąży się do miniaturyzacji. Zmniejszenie rozmiarów przedmiotów w naszym otoczeniu wpływa na oszczędność energii i materiałów.
Nanotechnologia to ogólna nazwa całego zestawu sposobów tworzenia struktur o wymiarach tak małych jak pojedyncze atomy. Materiały w skali nanometrycznej znajdują zastosowanie w dziedzinach przemysłu, począwszy od elektroniki i motoryzacji, poprzez medycynę, farmakologię i na kosmetologii kończąc. W kosmetyce ich zastosowanie niesie za sobą szereg korzyści, główną jest możliwość wprowadzenia substancji czynnych do wnętrza skóry. Warto zwrócić uwagę także na aspekt szkodliwości, bowiem nanocząstki ze względu na swój mały rozmiar unoszą się w powietrzu, dostają się do dróg oddechowych i osiadają na skórze. Ich działanie toksykologiczne nie jest do końca poznane.
Nanokosmetologia
Nanotechnologia znalazła wszechstronne zastosowanie w produkcji kosmetyków. Wykorzystanie mikrocząstek zwiększa skuteczność działania kosmetyków i poprawia ich przyswajanie w warstwach skóry. Spełnia więc podstawowe zadanie – dostarcza substancje do głębszych warstw skóry.
Aktualnie na rynku produktów kosmetycznych jest dostępnych wiele preparatów do pielęgnacji twarzy i ciała w postaci nanoemulsji. Są to przezroczyste i jednorodne układy typu olej/woda. Od tradycyjnych emulsji różnią się stopniem rozdrobnienia fazy zdyspergowanej. Do nanoemulsji można łatwo wprowadzić substancje aktywne, co pozwala osiągnąć pożądaną homogeniczność produktu końcowego i poprawę wchłaniania składników kosmetyku. Dodatkowo takie produkty charakteryzują się dużą płynnością i poprawną reologią.
Kolejnymi nanoproduktami wykorzystywanymi w kosmetykach są nanokapsułki. Istotą ich działania jest możliwość zamknięcia w specjalnych otoczkach substancji biologicznie czynnych, co może wpłynąć na poprawę stopnia wchłaniania tych substancji przez organizm. Otoczka chroniąca substancję aktywną powinna być wykonana z naturalnego i degradowalnego tworzywa. Materiał ten musi być dodatkowo wytrzymały, żeby chronić zamkniętą substancję przed szkodliwym działaniem czynników zewnętrznych. Pierwszymi nanonośnikami stosowanymi w kosmetykach były liposomy. Z łatwością przenikają one barierę hydrolipidową skóry, dzięki kulistemu kształtowi. Substancje w nich zamknięte charakteryzują się dużo silniejszym działaniem pielęgnacyjnym, w porównaniu do składników aplikowanych w postaci wolnej i na powierzchnię skóry. Liposomy mają jednak kilka wad, jedną z nich jest nietrwałość na środki powierzchniowo czynne i podwyższoną temperaturę. Obecnie najczęściej stosowanymi materiałami do produkcji otoczek są biopolimery i cyklodekstryny, czyli węglowodany o cyklicznej budowie. Odpowiedni dobór surowca otoczki pozwala w niej umieścić zarówno substancje hydrofilowe jak i hydrofobowe, takie jak: witaminy, olejki eteryczne, proteiny, ekstrakty roślinne, enzymy i barwniki. Oprócz nanokapsułek stosuje się także holasfery, polimerosomy, tlenki tytanu i cynku oraz cząstki srebra i miedzi.
Korzyści wynikające z zastosowania nanostruktur w kosmetykach:
- Systemy nośnikowe ułatwiają przenikanie cząsteczek składników aktywnych kosmetyków i wprowadzanie tych substancji w formie niezmienionej
- Są biodegradowalne i tanie w produkcji
- Zapewniają kontrolowane uwalnianie substancji aktywnej
- Zapobiegają interakcjom pomiędzy różnymi substancjami w danej strukturze
- Umożliwiają przenoszenie substancji aktywnych w wyższych stężeniach zmniejszając jednocześnie skutki uboczne z tym związane
Nanozagrożenie
Nanocząstki znalazły zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. Ich produkcja na całym świecie zwiększa się z każdym rokiem. Powstają w dużych ilościach w procesach tak powszechnych jak: spalanie paliw, podczas naturalnej degradacji większych cząstek, ale i w czasie zjawisk naturalnych jak pożary. To wszystko sprawia, że większość społeczeństwa jest narażona na mikrodrobiny unoszące się w powietrzu.
Rodzaj, wielkość i skład chemiczny nanocząstek w otaczającym nas powietrzu zależy głównie od źródeł ich emisji. Ważny wpływ na czas utrzymywania się nanocząstek w atmosferze mają prędkość wiatru, wilgotność i temperatura powietrza. Stężenie nanocząstek w pomieszczeniach, w których nie występują źródła ich emisji są zazwyczaj mniejsze niż ich stężenie na zewnątrz pomieszczeń.
Można określić cztery drogi narażenia na takie cząsteczki: oddechową, pokarmową, pozajelitową i przez skórę. Niewątpliwie najwięcej nanocząstek wnika do organizmu drogą oddechową. W zależności od średnicy są one zatrzymywane w różnych odcinkach układu oddechowego.
Toksyczność nanocząstek zależy od wielu czynników. Do najważniejszych należą: rozmiar, kształt, skład chemiczny i rozpuszczalność. Dodatkowo mogą się na nich zaadsorbować cząstki metali oraz związki organiczne wychwycone w powietrza. W wielu przypadkach może się okazać, że substancje związane powierzchniowo na nanocząstkach są bardziej szkodliwe dla zdrowia człowieka i środowiska niż one same.
Anna Szymanowska-Flis
Absolwentka Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego, kierunek kosmetologia oraz Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego, gdzie uzyskała tytuł technologa chemii, specjalność chemia kosmetyków. Pracuje jako analityk laboratoryjny. Z zamiłowania autorka tekstów.